Австралійські вчені першими у світі створили квантовий зв’язок між атомами

Дослідники з Австралії вперше створили квантову заплутаність між двома віддаленими атомами у кремнії. Команда з Університету Нового Південного Уельсу використала електрони як «місток» для зв’язку атомних ядер, що стало важливим кроком у розвитку квантових комп’ютерів.

У своїй роботі, опублікованій у журналі Sci­ence, вчені продемонстрували двокубітну логічну операцію типу controlled‑Z між ядрами двох атомів фосфору, розташованих на відстані до 20 нанометрів. Для цього кожен атом зв’язувався з окремим електроном, чия взаємодія і забезпечувала «розмову» між ядрами. Дослідникам вдалося створити ядерний стан Белла з точністю 76% і показником «зв’язності» 0,67.

Як пояснила керівниця роботи доктор Холлі Стемп, це досягнення можна порівняти з тим, ніби атомні ядра отримали «телефон», що дозволяє їм спілкуватися навіть із сусідніми «кімнатами». Раніше їхня взаємодія була можлива лише в межах одного простору, що обмежувало масштабування.

Метод виявився надзвичайно стійким і масштабованим. Автори дослідження підкреслили, що надалі можна буде залучати більше електронів, змінюючи їхню форму для ще більшої «відстані спілкування» між ядрами. Це відкриває шлях до створення великих квантових систем на основі ядерних спінів.

Розробка важлива не лише для фундаментальної науки, але й для практики: вона може дозволити будувати квантові мікросхеми за допомогою вже наявних кремнієвих технологій виробництва. Таким чином, цей крок наближає створення масштабованих квантових комп’ютерів, здатних виконувати завдання, які неможливі для класичних систем.