Квантовые компьютеры будут страдать от космических лучей

В традиционных компьютерах информация представлена ​​в «битах» в виде нуля или единицы. Но благодаря правилам квантовой физики биты в квантовых компьютерах, называемые кубитами, могут существовать в суперпозиции обоих состояний одновременно. Это означает, что они могут выполнять множество операций параллельно, что делает их более мощными, чем существующие компьютерные системы.

Но на пути создания квантовых компьютеров есть серьезное препятствие. Кубиты чувствительны к внешним помехам, таким как тепло, магнитные и электрические поля и даже низкоуровневое излучение. Некоторые помехи приходят из космоса. Космические лучи и вторичные частицы, которые они создают, постоянно обрушиваются на нас, и, хотя мы их не замечаем, они могут нанести ущерб электронике. В новом исследовании ученые из Массачусетского технологического института количественно определили, насколько серьезной проблемой могут быть космические лучи для квантовых компьютеров.

В рамках эксперимента они поместили диски облученной меди рядом со сверхпроводящими кубитами, чтобы измерить воздействие. Процесс проходил внутри холодильника, что сводило к минимуму другие помехи за счет сильного охлаждения окружающей среды. Второй облученный медный диск был исследован вне холодильника.

Используя эту установку и другие симуляции, ученые обнаружили, что время когерентности кубита, то есть согласованности нескольких колебательных процессов во времени, проявляющаяся при их сложении, будет ограничено примерно четырьмя миллисекундами. Дальнейшие эксперименты подтвердили эту цифру, установив или сняв радиационный экран между медными дисками и кубитами. Он действительно помог, но это не самое практичное решение, так как это была стена из свинцовых кирпичей весом две тонны.

Результаты эксперимента показывают, что для получения максимальной отдачи от квантовых компьютеров необходимо создать их с серьезной защитой. Возможно, их придется помещать глубоко под землю, как в экспериментах по охоте на нейтрино, которые также нуждаются в защите от космических лучей.