По этой причине квантовый компьютер не может работать постоянно, периодически обновляя содержимое кубитов и связи между ними, как это делают ячейки оперативной памяти обычных вычислительных машин
Хэнсон и его команда смогли решить эту проблему, используя набирающие популярность кубиты на базе миниатюрных синтетических алмазов и особый алгоритм «запутывания» этих ячеек памяти квантового компьютера.
«Сердцем» такого вычислительного модуля служит дефект — атом азота или другого элемента, «затесавшийся» в толщу атомов углерода. Подобные дефекты ученые называют «вакансиями», или NV-центрами, так как добавление атома азота в алмаз создает в его кристаллической решетке особое пустое место с необычными свойствами. В этой точке атом углерода отсутствует, но при этом она обладает всеми свойствами атома, который бы находился в этой точке в «замороженном» состоянии.
Благодаря этому алмазные кубиты, как рассказывает Хэнсон, изначально обладают очень длинными сроками жизни по сравнению с другими ячейками памяти.
Голландским ученым удалось еще продлить им жизнь, защитив дефекты от всех источников помех, и создать набор методику, позволявшую им «запутывать» электроны в NV-центрах по 40 раз за секунду, заставляя их обмениваться одиночными частицами света.
Вкупе с очень долгими сроками жизни кубита — около 300−500 миллисекунд, эта технология позволяет непрерывно обновлять их содержимое по 10 раз в секунду и фактически делает их «вечными». Теперь ученые могут считывать содержимое ячейки памяти, перенося ее в другой кубит, обновлять ее и затем заново записывать считанные данные с 100% шансом на успех.
Это превращает нашу квантовую сеть в аналог обычного интернета — у нас всегда есть «носители информации» и любые узлы в ней могут обмениваться данными в любой момент времени. Вместе с нашими партнерами из телекоммуникационных компаний, мы планируем соединить сразу четыре города в Нидерландах при помощи квантовой запутанности. Они станут первыми узлами квантового интернета в 2020 году.
Рональд Хэнсон (Ronald Hanson)
Физик из университета Дельфта (Нидерландов)