"Наша мечта – создать оптическую цепочку, которая бы могла транспортировать фотонные кубиты и позволяла бы нам использовать квантовую память тогда, когда она нам нужна. Мы очень близки к ее реализации – наши дефекты почти совершенны", — рассказывает Дирк Энглунд (Dirk Englund) из Массачусетского технологического института (США).

Квантовое сияние алмазов

Кубиты представляют собой одновременно и ячейки памяти, и вычислительные модули квантового компьютера, которые могут одновременно хранить в себе и логический ноль, и единицу благодаря законам квантовой физики. Объединение нескольких кубитов в единую вычислительную систему позволяет очень быстро решать математические или физические задачи, поиск ответа на которые при помощи методик перебора заняло бы время, сопоставимое со сроками жизни Вселенной.

Михаил Лукин из Гарвардского университета, а также ряд физиков из Российского квантового центра, MIT и Гарварда достаточно давно работают над созданием кубитов на базе так называемых "дефектных" алмазов. Интерес к ним обусловлен тем, что кубиты на их основе достаточно легко изготовлять и получать, и они способны работать при комнатной температуре. Кроме того, алмазы можно использовать в качестве хранилища квантовой информации, своеобразной "квантовой памяти".

"Сердцем" вычислительного модуля служит дефект — атом азота или другого элемента, "затесавшийся" в кристаллическую решетку атомов углерода. Ученые научились использовать спин — направление вращения — электронов атома азота и его ядра для обработки данных в кубите и для хранения информации в течение очень долгого времени.

За последние годы Лукин и его коллеги научились связывать такие кубиты друг с другом, разработав специальную шину для обмена данными между подобными "дефектами", а также создали множество других ключевых компонентов, критически важных для работы универсальных и масштабируемых квантовых компьютеров.