Физики уменьшили квантовый CNOT-вентиль в тысячи раз,

Реализация логического вентиля CNOT. Изображение из статьи исследователей.

Коллектив британских ученых сумел уменьшить размеры необходимого для создания квантового компьютера логического вентиля CNOT в тысячи раз, уместив его на кремниевой микросхеме, сообщает Physics World со ссылкой на статью в журнале Science.

Вентиль CNOT (Controlled-NOT управляемое НЕ) имеет два входа: один для управляющего (control) кубита (квантовая единица информации, аналог бита), второй для управляемого (target) кубита. Управляющий кубит не изменяется, а вот судьба управляемого зависит от значения управляющего. Если управляющий кубит равен нулю, значение управляемого кубита не меняется. Если же управляющий кубит равен единице, значение управляемого кубита изменяется на противоположное (отрицается).

Джереми О Брайен (Jeremy O Brien) и его коллеги впервые создали вентиль CNOT в 2003 году. Носителями кубитов в нем выступали отдельные фотоны. Фотоны мало взаимодействуют друг с другом: с одной стороны, это плюс, поскольку они легко передаются на большие расстояния, не изменяя квантового состояния, с другой минус, поскольку в логическом вентиле они все же должны взаимодействовать. Состоящий из светоделителей и зеркал вентиль занимал несколько квадратных метров, поэтому для практического использования был малопригоден.

Новый вентиль, созданный группой О Брайена, умещается на кремниевой микросхеме размером около квадратного миллиметра. Роль зеркал и светоделителей выполняют связанные волноводы, по которым движутся фотоны. Каждая микросхема содержит шесть волноводов, которые отделены друг от друга десятыми долями миллиметра. В некоторых местах, однако, расстояние уменьшается до сравнимого с длиной волны фотонов (около 800 нанометров), в этом случае движущиеся по соседним волноводам фотоны могут начать взаимодействовать. Это взаимодействие и обеспечивает корректную работу вентиля.