Ученые Национального исследовательского Нижегородского государственного университета имени Н.И. Лобачевского создали инновационный тип квантовых битов (кубитов), который станет основой для разработки полупроводниковой платформы в сфере квантовых вычислений.
Открытие имеет большое значение для развития российской науки, поскольку открывает новые возможности в области микроэлектроники и спинтроники.
Об этом достижении сообщила пресс-служба университета, подчеркнув значимость научного прорыва для отечественной научной школы.
«Физики ННГУ им. Н. И. Лобачевского создали новый тип кубитов на основе искусственных атомов, что открывает перспективы для развития полупроводниковой платформы квантовых вычислений. Такие кубиты способны эффективно кодировать и обрабатывать квантовую информацию», — отметили в пресс-службе.
В результате успешных исследований российские специалисты впервые в истории смогли определить оптимальные условия для параллельного управления двумя ключевыми характеристиками квантового бита: его зарядом и спином (собственным моментом импульса).
Это достижение открывает новые перспективы в квантовых технологиях, позволяя разрабатывать наиболее надёжные и эффективно контролируемые квантовые системы среди всех существующих на сегодняшний день решений.
«С помощью электрического поля мы управляем и зарядом, и вектором вращения кубита, что позволяет строить более сложные, но миниатюрные квантовые системы. Разработка базовых технологий для квантовых вычислений, включая гибридные кубиты на полупроводниковых гетероструктурах, является приоритетным направлением развития российской наноэлектроники. Реализация управляемых спин-зарядовых кубитов с динамической стабилизацией состояний может стать ключевым шагом в создании масштабируемых квантовых процессоров», — сообщила соавтор исследования, доцент кафедры теоретической физики физического факультета ННГУ Марина Бастракова.
В ходе научного эксперимента был обнаружен совершенно новый феномен — эффект спиновой памяти в гибридных кубитах. Исследователи установили уникальную возможность фиксации кубита на конкретном энергетическом уровне посредством управления его состоянием с помощью электрического поля.
Такой метод значительно продлевает время существования квантового состояния частицы по сравнению с обычными показателями. Это открытие создает предпосылки для разработки принципиально новых элементов квантовой памяти, которые не требуют постоянного энергопотребления и управляются электрически. Подобные компоненты станут ключевым элементом при создании крупномасштабных квантовых вычислительных систем.
«Любая система стремится к минимуму энергии, частицы переходят на всё более низкие уровни, поэтому зафиксировать нужные значения кубитов длительно почти невозможно, но нам это удалось. В переменном электрическом поле мы задержали кубит в нужном нам состоянии. За это время в квантовых приложениях можно успеть провести необходимые операции», — пояснил автор исследования, доцент кафедры теоретической физики физического факультета ННГУ Денис Хомицкий.
Инновационная разработка базируется на широко применяемом полупроводниковом соединении — арсениде галлия. Данный материал уже получил всестороннее научное исследование, что существенно упрощает процесс последующей интеграции созданных кубитов в разнообразные типы квантовых систем и устройств. Благодаря глубокому пониманию свойств арсенида галлия, разработчики могут быть уверены в успешной совместимости новых элементов с существующими квантовыми технологиями.
По материалам:
trashbox
