Эксперт из Университета Нового Южного Уэльса объясняет дальнейшие пути развития квантовых вычислений

По словам Андреа Мурильо, профессора квантовой инженерии Университета Нового Южного Уэльса (UNSW), квантовые вычисления способны совершить революцию в технологии, но их создание остается сложной задачей.

В 2024 году Австралийский исследовательский совет (ARC) Мурильо, отмеченный наградами научный сотрудник и директор программы Центра передового опыта в области квантовых вычислений и коммуникационных технологий ARC, считает, что квантовые вычисления находятся на критическом этапе.

«Чтобы построить квантовый компьютер, вам все равно необходимо закодировать информацию в двоичной форме — нулях и единицах — так же, как в классическом компьютере». Он сказал Морелло, описывающий, как современные квантовые вычисления по сути отражают свои классические аналоги.

Он объяснил: «Для квантового компьютера сначала нужно решить, какой физический объект вы кодируете нулями и единицами – но в этом случае вы хотите, чтобы это были квантовые системы, где нули и единицы представлены квантовыми состояниями объект Наиболее естественные места для обнаружения таких квантовых состояний находятся в мире атомов в нанометровом масштабе.

Морелло, эксперт в области квантовой физики спина, объяснил, что в то время как классические компьютеры полагаются на транзисторы для переключения между двоичными состояниями, квантовые компьютеры используют квантовые биты или кубиты.

Эти кубиты могут существовать в нескольких состояниях одновременно (особенность, известная как суперпозиция), что позволяет квантовым компьютерам обрабатывать гораздо больше информации, чем классические системы.

«Квантовые биты — это не просто ноль или единица; Они могут быть и тем, и другим одновременно, отметил Морелло.

«Если я возьму два кубита, я смогу привести их в состояние, в котором они не равны ни нулю, ни единице, а противоположны друг другу. Это называется запутанным состоянием.

Команда Морелло в сотрудничестве с австралийскими исследователями совершила крупный прорыв в 2010 году, когда впервые продемонстрировала технологию квантовых вычислений на кремнии.

Имплантировав атом фосфора в кремниевый чип, им удалось закодировать квантовую информацию, используя спин электронов, связанных с атомом.

Несмотря на этот прогресс, Морелло признал, что создание функционального квантового компьютера, способного решать практические задачи, потребует значительных ресурсов.

«Разработка будет стоить миллиарды долларов», — сказал он, подчеркнув, что переход от академических исследований к промышленному применению является следующим шагом в эволюции квантовых вычислений.

Морелло также подчеркнул важность использования квантовых систем на основе кремния — стратегии, которая опирается на десятилетия развития полупроводников.