Сейчас в мире идут разработки полномасштабного квантового компьютера, в которых участвуют такие гиганты как Google and Microsoft (готовится статья для раздела «Ликбез»).

Однако, как несложно догадаться, квантовый компьютер требует квантовой памяти.

Исследователи Университета Нового Южного Уэльса UNSW (University of New South Wales) в Австралии занимаются этой проблемой – разрабатывают «квантовую память». В 2017 году ими была продемонстрирована возможность записи и извлечения данных из ядра одиночного атома, внедрённого в кристаллическую решётку кремния.

Как известно, в квантовых компьютерах в качестве элементарной единицы информации используется не бит, а т.н. «кубит» (“qubit”). Ученые из UNSW использовали мощное магнитное поле при температурах, близких к абсолютному нолю (-273С^о), когда два кубита системы представлены в виде атомных ядер фосфора с одним электроном на орбите. Такая система может работать по принципу ключевого транзистора, который может находится в двух состояниях – открытом и закрытом (0 или 1). Кубиты, однако, подчиняются сложным законам атомной физики, которая допускает одновременное наличие двух состояний (0 и 1). Такое состояние называется суперпозицией. Более того, два кубита могут становится «запутанными» (“entangled”), при порождается множество возможных состояний, в которых они могут находиться одновременно.

Состояние или позиция кубита называется «спином». В квантовом компьютере вместо 0 или 1, состояния могут быть «спин вверх» или «спин вниз» (“spin up”, “spin down”). Австралийцам удалось заставить кубиты переключаться их одного состояния в другое, используя точно настроенные импульсы микроволн.

Ячейка квантовой памяти на основе атома фосфора (источник: University of New South Wales).