Учёный Принстонского университета Джейсон Петта (Jason Petta) при помощи коллег разработал новый метод изменения параметров одного или двух электронов на выбор, не задевая триллионы других вокруг. Это важный шаг к созданию квантовых компьютеров нового типа.

Как сообщается в пресс-релизе, Петта продемонстрировал технику манипуляции конкретно выбранными электронами, используя при этом исключительно электрические средства воздействия.

В большинстве предшествовавших экспериментов исследователи в основном прибегали к помощи микроволнового излучения для оперирования большим массивом электронов, которые, взятые вместе, образуют единый квантовый бит. Кубит, напомним, это аналог классического бита в квантовых вычислениях, то есть наименьший элемент для хранения информации в квантовом компьютере.

Манипулирование в качестве кубитов отдельными электронами, продемонстрированное Джейсоном (ранее проводились лишь примерно схожие опыты), может открыть дорогу к созданию компьютерной памяти невиданной плотности или поможет более подробно протестировать необычные устройства, нацеленные на работу с одним электроном.

"Наш подход действительно многое переворачивает, заставляет увидеть многие препятствия и поразмышлять, что мы можем сделать для их преодоления, – говорит Петта. – Впрочем, пока мы всё ещё находимся на уровне манипулирования единичными кубитами, а для прикладного использования понадобится в сотни раз больше" (фото Brian Wilson).

Метод учёного, подробно описанный в Science, вкратце состоит в следующем: электроны находятся в своеобразных "загонах", в так называемых квантовых ямах, которые создаются на поверхности полупроводника (арсенида галлия) при подаче напряжения на электроды (материал при этом охлаждён до температуры, приближенной к абсолютному нулю). Тем самым формируются кубиты.

Глубиной каждой "ямы" можно управлять путём изменения напряжения, а отдельные электроны перемещать из одной ямы к другой простым переключением напряжения между электродами.

До этого эксперимента не было ясно, смогут ли экспериментаторы взаимодействовать со спином одного из электронов, не нарушая спин другого в столь тесном пространстве. Петта доказал – могут. В его ловушке электроны пребывают в весьма экзотическом переходном состоянии, где спиновое состояние пары электронов переплетается с почти макроскопической степенью их свободы.