Углеродные наноструктуры могут стать основой для электромеханических квантовых компьютеров

Физики из Мюнхенского технического университета (Германия) утверждают, что нашли оптомеханический способ хранения и обработки информации с помощью углеродных нанотрубок.

Нанотрубка показана чёрным, электроды, при помощи которых контролируется её состояние, — голубым. (Иллюстрация TUM.)

Учёные задались вопросом: что если использовать для хранения информации в квантовомеханических системах механические колебания углеродной трубки, закреплённой в схеме, сходной с транзистором?

Выяснилось, что, вопреки ожидаемому быстрому затуханию, «струна» из однослойной углеродной нанотрубки после механического воздействия колеблется более миллиона раз; это позволяет хранить информацию внутри такого кубита до одной секунды. «Этого достаточно долго для того, чтобы с ней можно было работать», — утверждает Симон Рипс (Simon Rips), первый автор рассматриваемого исследования.

Однако колеблющаяся струна проходит множество разных состояний, и чтобы убедиться в том, что считываются лишь два предварительно выбранных для контроля положения нанотрубки, используется электрическое поле. Для считывания информации и её перезаписи в эксперименте применялись существующие массовые оптоэлектронные компоненты.

Предложенная схема, хотя и исследуется впервые, выглядит весьма перспективной. Дело в том, что сегодня квантовые компьютеры основаны на контроле состояния электрически заряженных частиц в электромагнитных ловушках. Такие системы зачастую не только требуют сверхнизкой температуры, но и очень чувствительны к сторонним электромагнитным воздействиям — значительно сильнее, нежели обычные компьютеры, что делает их эксплуатацию возможной лишь при эффективном экранировании. Отказ от такого подхода и использование механических систем, контролируемых электрическим полем лишь при считывании и записи, может значительно упростить реализацию квантовых компьютеров в будущем.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Physical Review Letters, а с его препринтом можно ознакомиться здесь.

Подготовлено по материалам Мюнхенского технического университета.