Сaмыe мoщныe сoврeмeнныe кoмпьютeры, супeркoмпьютeры, прeдстaвляют сoбoй мнoжeствo вычислитeльныx узлoв, связaнныx мeжду сoбoй спeциaльными мoстaми и высoкoскoрoстными шинами данных, где-то называемыми интерконнектами. Точно так же будет обстоять дело и с будущими квантовыми компьютерами, которые должны представлять собой законченную с функциональной точки зрения систему, интегрированную с множеством дополнительных устройств. Исследователи из Гарвардского университета и лаборатории Ion Beam Laboratory, являющейся до некоторой степени Национальной лаборатории Sandia, сделали большой шаг к осуществлению интеграции квантовых вычислительных систем. Они создали лучший в своем роде квантовый «мост», способный эффективно объединить множество квантовых компьютеров в единую сетевую вычислительную систему.

В сегодняшний день время на свете существуют лишь простейшие квантовые вычислительные системы, к примеру, IBM Quantum Experience, которые способны выполнять только лишь несложные алгоритмы. Некоторое время учеными предпринимаются попытки создания систем, состоящих из нескольких простых квантовых компьютеров, которые общими усилиями смогут определять и более сложные задачи. Но, к сожалению, несмотря на все эти активность, попытки создания полностью функционирующих «многопроцессорных» квантовых систем еще не увенчались успехом.

«Кадр(ы) уже достаточно давно создали простейшие квантовые компьютеры» — рассказывает Райан Камачо (Ryan Camacho), исследователь из лаборатории Sandia, — «И, вполне вероятно, что такое? следующим этапом будет не создание одного большого и мощного квантового компьютера, а целой системы, состоящей из связанных наперсник с другом простых квантовых компьютеров».

Для того, чтобы связать квантовые компьютеры в единое система. Ant. часть требуется мост, способный разделить квантовую информацию между несколькими устройствами. Другими словами, настоящий мост должен сделать так, чтобы все атомы (квантовые биты, кубиты), содержащиеся в системе, вели себя скажем, словно они являются одним единственным атомом.

При помощи установки ионной имплантации фокусированным лучом, находящейся в лаборатории Sandia, ученые заменили Водан атом углерода в кристаллической решетке алмазного основания большим по размеру атомом кремния. Что только это удалось сделать, атом кремния «потеснил» соседние атомы углерода, создав вокруг себя гомотетия буферной зоны. Промежуток этой буферной зоны действует как изолятор через электрического тока, которым оказывается воздействие на кристалл алмаза. И, во-вторых, частица кремния, находящийся в центре буферной зоны, ведет себя так, словно возлюбленный находится в вакууме, а не заключен внутри твердого кристалла. Это позволяет приобрести необходимую «реакцию электронов атома на квантовые явления, которая не затрагивается нежелательным взаимодействием с другими частицами материи».

При накачке фотонами лазерного света все атомы кремния переходят в возбужденное энергетическое состояние, их электроны перескакивают держи более высокие энергетические орбиты. Но, когда эти электроны возвращаются в свое исходное состояние, они испускают «пачки» фотонов света, квантовые формат которых со 100-процентной вероятностью соответствуют текущему квантовому состоянию атома кремния.

«Блюдо, что нам удалось сделать, это поместить атомы кремния в строго заданные места кристаллической решетки, расположенные стократ ниже уровня поверхности. Теперь мы уже имеем возможность создать тысячи таких «кремниевых дефектов», которые будут расположены в строгом порядке» — рассказывает Райан Камачо, — «Неравно раньше мы должны были суметь выделить фотоны от одного из тысячи не так разбросанных источников света, то сейчас мы можем точно сказать каким атомом кремния был излучен каждый кому не лень из фотонов».

При условии разработки и реализации некоторых дополнительным методов, включая поуже созданные «квантовые детекторы», такая упорядоченная матрица «кремниевых дефектов» может стать мостом, какой объединит в единое целое практически бесконечное количество квантовых процессоров. И ученые собираются продлить работать в этом направлении, которое рано или поздно приведет к появлению эффективных и функциональных квантовых вычислительных систем.