Первая статья четвертого номера журнала «Природа» написана старшим научным сотрудником лаборатории нелинейных лазерных процессов и лазерной диагностики Института физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН кандидатом физико-математических наук Ильей Игоревичем Бетеровым и посвящена квантовым компьютерам, квантовым вычислениям, разным физическим системам для реализации квантовых вычислений. Большая часть статьи уделена ультрахолодным атомам, как одной из таких систем. Созданием прототипа квантового компьютера с кубитами на основе одиночных (холодных) атомов рубидия занимаются ученые ИФП СО РАН.

«Проблематика квантовых вычислений развивается совсем не из-за того, что есть острая потребность практических применений квантовых компьютеров. Но эксперименты в этой области объективно оказались на переднем крае современной физики, и вызвали огромный интерес у большого числа людей из смежных областей, которые интересуются современной квантовой физикой и ее возможностями. Получившаяся квантовая компьютерная игра заворожила сотни тысяч людей», — говорится в статье.

Обложкой номера стала фотография экспериментальной установки для захвата и регистрации одиночных атомов. Фото сделал Илья Бетеров.

Экспериментальная установка в Институте физики полупроводников имени А.В. Ржанова СО РАН. На переднем плане видна оптическая система захвата атомов в оптические пинцеты и видеокамера для регистрации флуоресценции одиночных атомов, на заднем плане — вакуумная камера, в которую фокусируется лазерное излучение. Автор фото: Илья Бетеров

Одиночные атомы могут выступать в качестве кубитов ― элементов для хранения и передачи информации в квантовых компьютерах. Удержание одного атома в оптическом пинцете (дипольной ловушке) ― первый шаг к созданию массива кубитов и проведению квантовых вычислений. Массив содержит множество атомов, каждый из которых удерживается своим оптическим пинцетом.

Ученым ИФП СО РАН уже удалось реализовать однокубитовые квантовые операции с двумя одиночными атомами 87Rb в двух оптических дипольных ловушках. Сейчас специалисты работают над реализацией двух и трехкубитовых взаимодействий.

Электронные состояния холодных атомов могут существовать несколько секунд, это довольно долго в контексте квантовых вычислений и поэтому такие атомы удобны для использования в качестве кубитов. Работой с одиночными холодными атомами занимаются около 20-ти научных групп в мире, в России ― только две: в ИФП СО РАН и в Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова.

Полный текст материала в журнале «Природа» будет доступен позже на сайте научной электронной библиотеки elibrary.ru, а сейчас статью можно прочитать в бумажном номере журнала.

Справка: журнал «Природа» — ежемесячное научно-популярное издание, одно из старейших в России: первый номер вышел 26 января (по старому стилю) 1912 года.

Авторы журнала — ведущие ученые, которые рассказывают о собственных исследованиях или о наиболее значимых научных достижениях. В доступной форме публикуются работы по всем разделам естествознания.

Журнал рецензируется, включен в Перечень ВАК для опубликования работ соискателей ученых степеней, входит в систему РИНЦ.

Пресс-служба ИФП СО РАН