Oksfordo universiteto (Jungtinė Karalystė) mokslininkai džiūgauja žengę reikšmingą žingsnį ultrasparčių kvantinių kompiuterių sukūrimo link, mat jiems pirmąkart pavyko sukelti 10 milijardų bitų kvantinį susietumą silicyje. Ne paslaptis, jog kvantinis susietumas yra laikomas pagrindine kvantinių kompiuterių recepto sudedamąja dalimi, užtikrinančia jų pranašumą prieš įprastines mašinas.
Tyrėjai panaudojo galingus magnetinius laukus ir žemas temperatūras tam, kad sukurtų fosforo atomo elektrono ir branduolio tarpusavio susietumą. Fosforo atomas savo ruožtu buvo įterptas į gryną silicio kristalą. Kadangi elektronai ir branduoliai elgiasi lyg mažyčiai magnetukai, kuriuos įprasta vadinti sukiniais, jie gali atstoti kvantinės informacijos bitą. Tinkamai valdomi šie sukiniai gali pereiti į susietąją būseną arba, kitaip tariant, užimti patį fundamentaliausią būvį, kuris nepasiekiamas įprastiniams kompiuteriams.
Tarptautinė mokslininkų komanda iš Jungtinės Karalystės, Kanados ir Vokietijos savo pasiekimus pristatė šios savaitės žurnalo „Nature“ numeryje.
„Susietumui sukelti iš pradžių būtina tvarkingai išrikiuoti visus sukinius panaudojant stiprius magnetinius laukus ir žemas temperatūras, – pasakoja pirmoji straipsnio autorė Stefanija Simons (Stephanie Simmons) iš Oxfordo universiteto Medžiagų fakulteto. – Kai tik tai atlikome, reikėjo imtis paties susietumo – jį sukurti ir įrodyti, kad jis buvo sukurtas. Šiam tikslui įgyvendinti pasitelkėme tikslius mikrobangų ir radijo dažnio impulsus“.
Šis tyrėjų darbas svarbus tuo, kad jame ateities technologijos yra susiejamos su jau egzistuojančiomis – legiravimo atomai, įterpti į silicį, sudaro šiuolaikinių kompiuterinių lustų gamybos pagrindą. Legiravimo procedūra lygiagrečiai buvo pritaikyta daugybei fosforo atomų.
„Silicyje dideliu tikslumu sukurti 10 milijardų susietųjų porų mums yra labai svarbus žingsnis, – antrina komandai vadovavęs straipsnio bendraautoris Džonas Mortonas (John Morton), taip pat dirbantis Oksfordo universiteto Medžiagų fakultete. – Dabar mums reikia imtis kito iššūkio – sujungti visas šias poras, kad silicio kvantinis kompiuteris galėtų funkcionuoti.“
Per kelerius pastaruosius metus kvantinis susietumas pradėtas laikyti svarbiausiu elementu, lemiančiu naujų kvantinių reiškinių pagrindų paremtų technologijų plėtojimą. Pirmąkart žymiojo A. Einšteino įvardintas kaip „vaiduokliškas elgesys, pasireiškiantis per atstumą“, šis reiškinys aprašo situaciją, kuomet du susietieji objektai sąveikauja ypatingu būdu: bet koks eksperimentas, atliktas su vienu iš objektų, būtinai paveiks ir kitą objektą, net jeigu šiuos skiria tūkstančiai kilometrų.
Kuriant susietumą susidūrimas su keistais kvantinio pasaulio neapibrėžtumais yra neišvengiamas. Pavyzdžiui, mūsų kasdieniame pasaulyje metant monetą turime 50 proc. tikimybę, jog iškris herbas, ir 50 proc. tikimybę, jog pamatysime skaičių. Kvantiniame pasaulyje yra įmanomas dar vienas variantas – vienu metu iškris ir herbas, ir skaičius. Paprastas to įrodymas yra elektrono sukinys, mat jam nieko nereiškia tuo pačiu metu būti nukreiptam ir į viršų, ir į apačią.
„Kuomet temperatūra yra aukšta, egzistuoja 50/50 sukinių, orientuotų priešingomis kryptimis, kombinacija, tačiau esant tam tikroms tinkamoms sąlygoms, galima priversti visus sukinius tuo pačiu metu orientuotis į abi priešingas puses, – teigia D. Mortonas. – Tai svarbiausias dalykas, kurį reikia pasiekti kuriant sukinių susietumą.“
