Благодаря разработке австралийских ученых, квантовые вентили на атомах кремния стали самыми скоростными в мире. Внедрение этих устройств позволит увеличить производительность квантового компьютера примерно в 200 раз, превосходя при этом текущие модели.
Любая вычислительная машина требует логических вентилей – элементов, выполняющих логические операции. Информация для них поступает в виде битов или кубитов. Количество входных сигналов может варьироваться от одного до трех. Например, вентили, принимающие два сигнала, обрабатывают их внутри и выдают один поток информации. Эти компоненты критически важны для осуществления вычислений, и их производительность непосредственно определяет скорость работы компьютера.
В отличие от битов, кубиты кодируют информацию не двумя состояниями — нулями и единицами, — а тремя. Помимо значений «0» и «1», они способны существовать в суперпозиции, сочетающей эти два состояния. Использование спина электронов позволяет реализовать такую особенность кубитов. Однако скорость выполнения логических операций с кубитами оказалась недостаточной и стала ограничивающим фактором в производительности квантовых компьютеров.
Группа исследователей из Университета Нового Южного Уэльса, расположенного в Австралии создала самые быстрые в мире двухкубитные квантовые вентили. Для этого исследователи использовали атомы кремния, которые поместили на самое близкое возможное расстояние. Затем в режиме реального времени ученые следили за состоянием спинов электронов в этих атомах.
Авторам работы удалось обеспечить скорость выполнения одной операции, составляющую 0,8 наносекунды. Этот показатель примерно в 200 раз превышает скорость аналогичных решений. Ранее считалось, что создание подобной технологии невозможно из-за необходимости высокой точности измерений и использования значительного количества различного оборудования. Однако ученые смогли доказать осуществимость данного подхода и успешно воплотили его в жизнь.
Эксперты заявили, что впервые продемонстрировали возможность воздействия на материю в масштабе атомов, и их разработка отличается рядом значительных достоинств, среди которых ключевым является исключительно высокая скорость функционирования.