|
|
О квантовых компьютерах было сказано и написано немало. В позапрошлом году в СМИ просочилось сообщение о создании первой системы квантовой криптографии (Navajo), в прошлом году свою коммерческую квантово-криптографическую систему выпустила швейцарская компания QuantiQ, и хотя до создания первых квантовых компьютеров еще далеко (существует ряд проблем, которые, правда, скорее всего носят лишь технический характер), эти успехи в практическом применении квантовой механики внушают определенный оптимизм.
Наибольших успехов в играх с квантово-механическими свойствами ученые добились, используя дискретные состояния поляризации у фотонов. С двухуровневыми системами, использующими проекции спинового магнитного момента электронов (фермионов), пока что прогресс был не столь значительным, однако профессор Альберт Чанг из Duke University (ранее работал в Purdue University и сотрудничал с Bell Labs, создавшими Navajo) утверждает, что создал систему, позволяющую манипулировать так называемыми «спутанными» (entangled) спиновыми состояниями электронов в электронном полупроводниковом устройстве. Не вдаваясь с дебри квантовой механики, это можно пояснить следующим образом: если в цифровой электронике кодирование «0» или «1» происходит по уровню или фронту нарастания/спада электрического сигнала, то в спиновой квантовой электронике «0» и «1» кодируются с помощью проекции спинового магнитного момента электрона на ось, принимающей значения «+1/2» или «–1/2». Так как состояние электрона (q-бита) в квантовой механике может описываться как суперпозиция нескольких «чистых» состояний (такое состояние называется «смешанным»), вычислительные действия над такими состояниями эквиваленты вычислениям со сразу несколькими «смешанными» q-битами одновременно. Но и это еще не все: если два q-бита «перепутать», то есть, создать «перепутанное» (entangled) состояние, получатся два смешанных состояния, неразличимых друг от друга и обладающих общей матрицей плотности – то есть, оперируя с одним q-битом, мы одновременно будем как бы оперировать и с другим.
Теперь в планах профессора создание квантового ключа (или, пользуясь терминами квантовой электроники – гейта, gate), который можно будет использовать в электронных вычислительных устройствах. Чанг прогнозирует, что квантовый электронный гейт можно будет создать в течение двух ближайших лет. Ранее, в 2001 году, профессор прогнозировал создание спутанных квантовых состояний в электронике в течение ближайших 2-5 лет, и его прогноз сбылся.
На фото показан созданный профессором прибор (прошу заметить – наноскопических размеров), состоящий из двух арсенид-галлиевых транзисторов с общим истоком и стоком (двойная квантовая точка, quantum-dot). Каждая квантовая точка содержит нечетное количество электронов таким образом, что результирующий спин остается полуцелым. Пропуская ток через транзисторы, можно измерять относительное направление спинов в двух квантовых точках – параллельное или антипараллельное, а можно измерять направление спина в каждой квантовой точке по отдельности — таким образом ученый и показал, что электроны в двух находящихся рядом транзисторов можно загнать в «перепутанное» состояние.
Источник: iXBT.com |
|
|
|
|
