Ученые придумали, как избежать случайных потерь информации в квантовом компьютере. Для ее хранения они предлагают использовать огромные аггломерации частиц, ведущих себя как единый атом - так называемый конденсат Бозе-Эйнштейна.

Маленькими, но уверенными шагами человечество приближается к созданию квантовых компьютеров. Не так давно ученые сообщали о практической реализации передачи запутанного квантового состояния на большом расстоянии, определяющей вычислительные особенности будущих машин. Теперь же две научные группы, одна из Франции, вторая из Швейцарии, независимо друг от друга предложили прототип запоминающего устройства для квантовых компьютеров. Результаты обеих групп опубликованы в последнем номере журнала Nature.

Единичный элемент потенциальных запоминающих устройств был независимо разработан двумя научными группами, и представляет собой облако охлажденных до сверхнизких температур атомов рубидия, помещенных в специальный микро-желобок. На обоих торцах желобка нанесены отражающие поверхности, предназначенные для "запирания" квантов света внутри системы.

С их помощью математики разработали алгоритмы абсолютной защиты от прослушивания информации, и надеются в будущем создать квантовые компьютеры, значительно превосходящие по быстродействию современные кремниевые. Согласно теории, нет ничего сложного в том, чтобы, используя единичный фотон, изменить квантовое состояние отдельного атома, которое подобно неопределенному "ДАНЕТ" будет неопределенным высоко-низкоэнергетическим.

Однако прочитать такой бит информации может оказаться очень сложным - атом может изменить свое состояние, испустив фотон, или перейти в другое энергетическое состояние, столкнувшись с другим атомом, и так и не испустив фотона.

В любом случае информация будет безвозвратно утеряна.

Конденсат Бозе - Эйнштейна - пятое состояние материи, основанное на работах Альберта Эйнштейна и Шантьендраната Бозе. В этом конденсате атомы находятся в своем низшем энергетическом состоянии, Ученые под руководством Ива Коломбе в парижской лаборатории Кастлера Бросслея, предлагают решить эту проблему, задействовав не единичный атом, а некую их совокупность, находящуюся в состоянии так называемого конденсата Бозе-Эйнштейна (БЭК).

В этом состоянии все атомы находятся в одной и той же квантовой конфигурации, функционируя как некий "суператом".

Сотрудники этого научной группы поместили БЭК между двух зеркальных поверхностей, создав тем самым "ловушку" для квантов света с определенной диной волны. Исследователи показали, что газ из атомов рубидия может откликаться на кванты света с определенной энергией и испускать фотоны только в определенном направлении вдоль желобка-капкана

Кроме того, как пояснил New Scientist профессор Тилман Эсслингер из цюрихского Института квантовой электроники и руководителя второй, независимой группы ученых, большое число атомов, составляющих конденсат Бозе-Эйнштейна, охладить гораздо проще, чем единичный атом.

Атомы холодного БЭК не участвуют в тепловом движении, и соответственно не изменяют своего энергетического состояния, что означает возможность долговременного хранения информации в таких кубитах.

Создание подобного кубита стало отдельной технологической задачей, так как требовалось разместить всю систему на одном чипе. В результате авторы разработали методику нанесения зеркального покрытия на торцы оптоволоконных кабелей, являющихся стенками "квантовой ячейки", толщиной всего 4 сотых миллиметра.

Несмотря на то, что кубиты на основе БЭК представляют собой перспективную технологию квантовых запоминающих устройств, Эсслингер остерегается делать прогнозы относительно перспектив создания квантовой памяти. По его словам, до перехода к внедрению потребуется провести еще немало дополнительных испытаний и тщательно изучить поведение данных систем.