Новая разработка позволит увеличить время работы квантовых систем в десять тысяч раз
Илья Склюев –
Она связана с продлением состояния «квантовой когерентности».
Одним из главных условий эффективного использования квантовых компьютеров является знание о том, как состояния электронов связаны друг с другом. Существующие сегодня способы достичь состояния, в котором эта связь известна, — «квантовой когерентности» — отличаются чрезвычайной трудоёмкостью и дороговизной.
Команда ученых из Чикагского университета разработала новый способ сохранить квантовую компьютерную систему «когерентной» в десять тысяч раз дольше, чем раньше, с куда меньшими затратами, согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Science в этот четверг.
Ученые утверждают, что их решение может быть применено к любому виду квантовых систем и может в конечном итоге революционизировать связанное с квантовыми системами научное поле.
«Этот прорыв закладывает основу для [открытия] захватывающих новых направлений исследований в квантовой науке», – сказал ведущий автор исследования Дэвид Авшалом, старший научный сотрудник Аргоннской национальной лаборатории. «Широкая применимость этого открытия в сочетании с удивительно простой реализацией позволяет этой надежной когерентности влиять на многие аспекты квантовой инженерии».
Несмотря на всю перспективность технологии, квантовые компьютеры крайне сложно применять в повседневной работе. На квантовом уровне кубиты, квантовый эквивалент двоичных битов, легко подвержены влиянию окружающего шума. Любые помехи, от вибраций до изменения температуры, могут легко вывести систему из строя.
До сих пор решение этой проблемы состояло в том, чтобы физически изолировать систему от этого шума — или повысить чистоту материалов, используемых в строительстве. Исследователи из Чикаго решили пойти по другому, более простому пути.
Учёные предложили использовать электромагнитные импульсы и настраиваемое непрерывное переменное магнитное поле для того, чтобы удержать квантовую систему под контролем. Такое сочетание в ходе экспериментов позволило уменьшить влияние внешних помех на квантовые системы практически до нуля.
«Чтобы получить представление о принципе [работы технологии], это все равно, что сидеть на карусели с людьми, кричащими вокруг вас», – объяснил Кевин Мяо, первый автор исследования. «Когда машина стоит неподвижно, вы можете слышать их прекрасно, но если вы быстро вращаетесь, шум размывается на заднем плане».
В результате применения нового метода учёные смогли удержать опытную квантовую систему в состоянии когерентности в течение 22 миллисекунд, что в десять тысяч раз больше, чем время работы любой из актуальных сегодня систем.
В перспективе новая технология позволит будущим квантовым машинам легче масштабироваться и сделает хранение информации в них более практичным. Она также может позволить передавать информацию по квантовым информационным сетям на большие расстояния.
Фото: Futurism
Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.