Процес управління квантовим станом може прискорити комп'ютери

Dong Lan/Sorin Paraoanu

Команда дослідників з Університету Аалто розробила спеціалізовані схеми задля відстеження й управління квантовими системами в режимі реального часу.

Закон балансування

Взагалі кажучи, кожна задача - це баланс між швидкістю і точністю.

Ви можете виконати завдання швидко, з потенційною ціною точності або точно з потенційною ціною швидкості. Це одна з проблем, з якою стикаються дослідники, які вивчають квантові обчислення. Використовувати квантовий феномен для створення квантових комп'ютерів складно, тому що відстеження й управління квантовими системами в режимі реального часу є надзвичайно складним завданням. Спроба швидко маніпулювати такими системами може легко привести до помилок в кінцевому результаті. Тепер команда дослідників з Університету Аалто розробила спеціалізовані схеми для швидкого і ретельного вирішення цього завдання. Результати їх роботи були опубліковані в журналі Science Advances.

Приголомшливий трансмон

Для досягнення цієї мети квантового врівноваження команда використовувала спеціально розроблену електричну схему, звану трансмон. Коли такий ланцюг охолоджується з точністю до декількох тисячних градуса вище абсолютного нуля, вона починає поводитися як штучний атом і проявляє незвичайні квантові властивості. Одна з таких характеристик означає, що трансмон може мати тільки певні значення енергії.

Дослідники описують ці «енергетичні рівні» як сходинки на сходах. Ви можете стояти тільки на одному щаблі за раз і переміщатися або на одну вгору, або на одну вниз. Тепер уявіть, що ви теж намагаєтеся нести стакан води. Раптово процес стає більш делікатним, вам потрібно буде рухатися повільніше, щоб не пролити воду. Дослідники виявили, що, запустивши два різних мікрохвильових протона в трансмон одночасно, вони можуть змусити його стрибати більш ніж на один щабель, що не проливаючи води. Іншими словами, трансмон показав стрибок рівнів енергії, що раніше вважався неможливим на швидкості, близькій до теоретичного максимуму.

Розбийте гудіння

Драбина? Рівні енергії? Ми зрозуміли, тут багато чого відбувається. По суті, здатність більш точно контролювати високошвидкісну передачу енергії є перспективним проривом. Мало того, що знахідка може знайти багато застосувань при розробці квантових обчислень і квантового моделювання, можуть бути й інші технічні додатки.

Швидкість передачі енергії породжує нові питання, наприклад, чи існують фундаментальні обмеження на швидкість зарядки акумулятора електромобіля? Майбутнє, наповнене швидко заряджатимуться пристроями, напевно було б непогано. Нове дослідження означає, що майбутнє буде не тільки швидким, але і точним.

Джерела: EurekAlert