Учёные соединили два атома на расстоянии с помощью квантовой физики

Исследователи из Университета Нового Южного Уэльса впервые продемонстрировали квантовую запутанность между ядрами двух атомов фосфора, встроенных в кремниевую структуру. Атомы располагались на расстоянии до 20 нанометров друг от друга, что представляет значительное достижение для квантовых технологий.

Эксперимент основывался на использовании электронов в качестве посредников для создания связи между атомными ядрами. Каждый атом фосфора содержал отдельный электрон, взаимодействие которых через обменный механизм обеспечивало функционирование двухкубитного квантового вентиля.

В ходе исследования ученые реализовали двухкубитную управляемую логическую операцию Z между ядерными спинами атомов. Команда подготовила и измерила ядерное состояние Белла с точностью 76% и когерентностью 0,67. Результаты работы опубликованы в журнале Science.

Доктор Холли Стемп, ведущий автор исследования, объяснила принцип работы системы. Электрон способен распространяться в пространстве и взаимодействовать с несколькими атомными ядрами одновременно, однако радиус его действия ограничен. Новый метод позволяет двум электронам «касаться» друг друга на относительно большом расстоянии, создавая канал связи между связанными с ними ядрами.

Технология использует существующие процессы производства кремниевых устройств, что открывает перспективы для создания масштабируемых квантовых компьютеров. Исследователи планируют увеличить количество электронов в системе и придать им вытянутую форму для дальнейшего увеличения расстояния между взаимодействующими ядрами.