Австралийские ученые создали сверхскоростную электронную пушку, способную ежесекундно управлять движением миллиардов одиночных электронов, что необходимо для создания квантового компьютера.

По словам Джузеппе Теттаманци из университета Аделаиды, контроль над движением электронов является крайне важным шагом для создания масштабируемых квантовых компьютеров.

«Конечно, мы умели управлять их поведением в макромасштабах еще 150 лет назад, однако на квантовом уровне они ведут себя совсем иначе», — пояснил физик.

Теттаманци совместно с коллегами из университета Нового Южного Уэльса в 2010 году создали квантовый одноэлектронный транзистор, а в 2012 году — полноценный кремниевый кубит на основе атома фосфора-31. Кроме того, в 2016 году ученым удалось защитить кубиты от помех, сделав большой шаг в сторону создания «рабочего» квантового компьютера.

После многолетних исследований австралийские ученые смогли объединять кубиты, используя те же полупроводниковые технологии, что и сами ячейки квантовой памяти.

В качестве переносчиков квантовой информации они использовали одиночные электроны. Как оказалось, их поведением можно легко управлять, однако для их получения необходимы электронные «пушки», способные испускать по несколько миллиардов частиц каждую секунду.

Вместо них ученые использовали квантовые точки – искусственные «атомы» из кусочков полупроводника, внутри которых существует потенциальная яма, попадая в которую, электрон может находиться только в определенных состояниях и обладать определенной энергией, благодаря чему его движением и поведением можно управлять.

В свою очередь, квантовую точку физики собрали из микроскопических кусочков алюминия, кремния и ряда других полупроводниковых материалов со специально подобранными свойствами. Это позволило им достичь отметки в 2,5 миллиарда испускаемых электронов в секунду.

Достижение такой скорости позволит ученым объединять даже самые недолговечные кубиты и использовать их сети для решения сложнейших задач, которые не под силу даже самым мощным существующим компьютерам.