Над созданием компонентов для квантового компьютера Эндрю Дзурак и Андреа Морелло из университета Нового Южного Уэльса работают на протяжении нескольких лет. В 2010 году ученые представили первый одноэлектронный квантовый транзистор, спустя два года – кремниевый кубит, в основе которого лежал атом фосфора. В 2013 году технологию создания кремниевого кубита австралийские исследователи обновили, собрав принципиально новую версию компонента, позволяющую считывать данные с него со 100% точностью и остающуюся стабильной в течение длительного времени.
Фактически после этого ученым оставалось лишь придумать способ объединения подобных кубитов, применяя для этого полупроводниковые технологии, на которых построены и сами ячейки памяти квантового компьютера. Первоначально налаживать связь между отдельными кубитами получалось лишь при помощи сверхпроводников или же при сверхнизких температурах.
Решение было найдено: в кубите атом фосфора заменили атомом редкого изотопа кремния - кремния-29. Структура кубита была изменена таким образом, что он стал ближе к обычному полевому транзистору, который используется практически во всех компьютерных процессорах. Расположив новые кубиты рядом и соединив друг с другом их затворы, физики смогли объединить ячейки памяти. Новая структура, созданная ими, называется CNOT-вентилем и является аналогом устройства, которое в классических микросхемах выполняет операцию ИЛИ.
Благодаря этим модификациям, австралийским физикам удалось объединить два подобных кремниевых кубита, просто расположив их рядом и соединив затворы элементов друг с другом. Созданная ими структура представляет так называемый CNOT-вентиль – квантовый аналог устройства, исполняющего операцию "ИЛИ" в классических микросхемах.
Дзурак отмечает:
Нам удалось выполнить первое вычисление внутри квантового кремниевого чипа, применяя технологии, используемые сегодня в полупроводниковой индустрии. Нам удалось достичь этого на обычных транзисторах, которые мы перестроили таким образом, что через них смог проходить только один электрон.
Ученый также добавил, что его лаборатория также разработала и запатентовала технологию, которая позволяющую создавать чипы, которые включают тысячи таких кубитов. Взаимодействуют они друг с другом с применением технологий, которые уже применяются.
Дзурак уверен, что совместно с коллегами сделает мечту о квантовом компьютере реальностью. В настоящее время он активно ищет партнеров для создания первого в мире полноценного квантового процессора.
