Ученые открыли квантовую запутанность между двумя удаленными атомами кремния

Научный прорыв в Австралии может стать тем самым «поворотным моментом» для квантовых технологий. Исследователи сумели соединить атомы, используя электроны как посредников, и добились состояния, при котором частицы ведут себя согласованно, будто находятся рядом. Это явление называется квантовой запутанностью и лежит в основе будущих процессоров нового уровня.

В лаборатории Университета Нового Южного Уэльса австралийским ученым удалось связать два удаленных атома фосфора в кристалле кремния и заставить их обмениваться состояниями с помощью электронов. Такой результат открывает дорогу к разработке квантовых микросхем и вычислительных систем, которые окажутся значительно мощнее привычных процессоров.

Ключом в этом эксперименте стали так называемые ядерные спины. Под этим словом физики понимают квантовое свойство атомного ядра. Если электрон можно представить как крошечный компас, то ядро тоже обладает собственным направлением — и именно это используется для кодирования информации в квантовых кубитах. Ученые применили электроны в качестве посредников: за счет обменного взаимодействия они передавали данные между спинами, находящимися на расстоянии около 20 нм друг от друга. Благодаря этому удалось выполнить управляемую двухкубитную операцию — базовый кирпичик для будущей квантовой логики. При этом ученые зафиксировали особое квантовое состояние, называемое состоянием Белла, которое указывает на настоящую запутанность.