Дефекты кристаллической решетки алмаза позволили создать "блестающий" квантовый компьютер.

Команда ученых, используя дефекты кристаллической решетки алмаза, создала первый мульти-кубитовый квантовый компьютер с системой защиты от декогеренции, явления, обусловленного связью квантовой системы с окружающей средой, своего рода шума, препятствующего нормальной работе квантового процессора. В новом квантовом компьютере присутствовали два квантовых бита, кубита, в роли первого из них выступал спин вращения ядра атома примеси, азота, а в роли второго кубита выступал спин электрона, вращающегося вокруг еще одного атома примеси.

Электроны обладают меньшей массой и движутся значительно быстрее ядер атомов любого вещества, с их помощью "электронных" кубитов можно выполнять квантовые вычисления значительно быстрее. Но электроны сильнее подвержены влиянию явления декогеренции, чем массивные ядра атомов. Поэтому ученым пришлось разработать целую систему защиты от влияния декогеренции, которая формировала импульс микроволнового излучения определенной длительности и формы. Этот импульс служит для переключения и выравнивания направления вращения электрона, защищая кубит от шума окружающей среды. Помимо всего прочего алмазный квантовый компьютер работает при комнатной температуре в отличие от других квантовых вычислительных систем, функционирующих при температурах, близких к абсолютному нолю.

Ученые смогли продемонстрировать, что их квантовая система, облаченная в алмазное окружение, является действительным квантовым компьютером и способна производить квантовые вычисления. С помощью этой системы им удалось реализовать квантовый алгоритм поиска Гровера, который на обычных вычислительных системах решается с помощью обычного перебора. С двумя кубитами квантового компьютера у задачи было всего четыре варианта перебора. В обычных случаях на решение задачи уходит в среднем по две попытки, но квантовый компьютер делал правильный выбор с первой попытки в 95 процентах случаев, чего вполне достаточно для демонстрации того, что вычисления производятся квантовыми способами.

В состав команды, создавшей алмазный квантовый компьютер, входили ученые Южно-Калифорнийского университета, Технологического университета Дельфта, университета штата Айова, и Калифорнийского университета, Санта-Барбара.