Квантовый компьютер похож на оркестр, который перед каждой пьесой должен настроить инструменты. Настройка занимает время и требует тишины — в нашем случае глубокого холода. Для кремниевых чипов с атомами бора эту настройку обычно ведут микроволнами, медленно и только при температурах ниже 2 кельвинов (минус 271 градус Цельсия).
Группа исследователей предложила другой инструмент — короткие вспышки света с частотой около 10 терагерц. Это дальний инфракрасный диапазон, невидимый глазу, но способный резко встряхнуть электронную оболочку атома бора. Световой импульс длительностью 9 пикосекунд (триллионных долей секунды) перебрасывает атом в нужное состояние спина — как щелчок пальцами заставляет волчок крутиться в заданную сторону. Второй импульс считывает результат, проверяя, куда смотрит спин.
Эксперимент показал: при температуре 3 кельвина, где обычная микроволновая техника уже не успевает, световые импульсы готовят 99% спинов за 250 пикосекунд. Это более чем в тысячу раз быстрее прежних методов. Быстрая настройка означает, что квантовый компьютер сможет делать больше операций за то же время и не так сильно зависеть от дорогих холодильников.
Так свет из далёкого инфракрасного края спектра становится дирижёром квантового оркестра. Он не просто ускоряет настройку, но и позволяет играть при чуть более высокой температуре, где раньше царил хаос. Возможно, именно терагерцовые импульсы помогут квантовым чипам выйти из лабораторий в обычный мир.
Терагерцовое излучение находится между микроволнами и инфракрасным светом. Оно проходит сквозь одежду, бумагу и пластик, но не сквозь металл — поэтому его используют в сканерах безопасности в аэропортах.
В сериале «Звёздный путь» квантовые компьютеры корабля «Энтерпрайз» работают при комнатной температуре — без громоздких криостатов. Терагерцовая настройка кубитов приближает эту фантазию к реальности.