Учёные создали новый тип сверхпроводящих кубитов с рекордно долгим временем жизни
Физики из США и Китая создали новый тип сверхпроводящих кубитов с рекордно долгим временем жизни, что стало возможным благодаря применению так называемых «квантовых шрамов», экзотических квантовых объектов. Об этом сообщила пресс-служба университета штата Аризона (ASU).
»Применение этих объектов поможет нам преодолеть главную проблему в развитии квантовых вычислений. Для работы квантовых компьютеров нам необходимо собрать большое число квантовых битов в одной точке пространства, однако взаимодействия кубитов друг с другом приводят к резкому росту уровня шумов. В результате этого их состояние нарушается за очень короткое время, около 10 наносекунд», — заявил профессор ASU Лай Инчэн.
Так называемые «квантовые шрамы» представляют собой экзотические квантовые объекты, обнаруженные в 1984 году известным американским физиком Эриком Хеллером. Они представляют собой парадоксальные квантовые системы, которые самопроизвольно возвращаются в свое первоначальное состояние даже после того, как они значительное время находились в неравновесном состоянии.
Одна из форм «квантовых шрамов» была открыта в 2017 году российско-американским физиком Михаилом Лукиным и его коллегами в ходе опытов на созданном ими квантовом компьютере на базе холодных атомов. Это открытие породило огромный интерес к использованию «квантовых шрамов» в области квантовой сенсорики и метрологии.
Профессор Лай Инчэн и его коллеги задумались, можно ли использовать открытые профессором Лукиным и его коллегами квантовые объекты для ликвидации одного из главных недостатков квантовых компьютеров на базе сверхпроводников — невозможности разместить большое число сверхпроводящих кубитов рядом друг с другом из-за быстрого снижения в типичном времени жизни квантовых ячеек памяти.
Как объясняют ученые, их интерес к «квантовым шрамам» был связан с тем, что высокий уровень стабильности этих экзотических объектов при высоком уровне хаоса в окружающей среде потенциально способен защитить сверхпроводящие кубиты от действия помех, возникающих в результате их случайных взаимодействий друг с другом.
Руководствуясь этой идеей, физики модифицировали работу сверхпроводящего квантового компьютера на базе 30 кубитов таким образом, что взаимодействия квантовых ячеек памяти приводили к рождению «квантовых шрамов». Последующие опыты показали, что подобный подход увеличил время жизни квантовых битов примерно до 300–400 наносекунд, что пока является рекордом для столь сложно устроенных систем.
Последующие эксперименты, как надеются исследователи, помогут им увеличить время беспрепятственной работы кубитов еще в несколько раз. Это позволит использовать сверхпроводящие квантовые компьютеры для проведения сложных вычислений с большим числом операций, а также для поисков пока неизвестных нам феноменов мира квантовых частиц.
© iXBT
