Вчені створили квантову систему, яка працює у 10 000 разів довше
Квантові комп'ютери корисні для нас тільки тоді, коли ми знаємо, як стану електронів співвідносяться один з одним.
Але дістатися до стану, в якому цей взаємозв'язок відома — «квантової когерентності» — надзвичайно складно і дорого. Це може скоро змінитися завдяки новому відкриттю.
Група вчених із Чиказького університету придумала спосіб зберегти квантову комп'ютерну систему «узгодженої» (або: працездатною) в 10 000 разів довше, ніж раніше, згідно з новим дослідженням, опублікованим в журналі Science в четвер.
Вчені стверджують, що їх рішення може бути застосоване до будь-якої іншої квантової системи та може в кінцевому підсумку зробити революцію в цій галузі.
«Цей прорив закладає основу для захопливих нових напрямків досліджень у квантовій науці», — йдеться в заяві провідного автора Девіда Авшалома, старшого наукового співробітника Аргонської національної лабораторії. «Широка можливість застосування цього відкриття в поєднанні з дивно простий реалізацією дозволяє цій надійної узгодженості впливати на багато аспектів квантової інженерії».
Квантові комп'ютери дуже складно тримати під контролем. На квантовому рівні кубіти, квантовий еквівалент довічних бітів, легко підпадають під вплив галасливого оточення. Все, від вібрації до перепадів температури, може вивести систему з ладу.
До цього часу рішення полягало в тому, щоб фізично ізолювати систему від цього шуму або підвищити чистоту матеріалів, використовуваних при будівництві. Обидва рішення вкрай непрактичні й можуть виявитися дуже дорогими.
Нове рішення, однак, набагато простіше.
«При такому підході ми не намагаємося усунути шум в околицях; замість цього ми «обманюємо» систему, змушуючи думати, що вона не відчуває шуму », — йдеться в заяві першого автора Кевіна Міао, наукового співробітника Каліфорнійського університету в Чикаго.
Вони використовували як електромагнітні імпульси, так і безперервне змінне магнітне поле, щоб тримати квантову систему під контролем. Потім вони налаштували це магнітне поле таким чином, щоб решта шум просто відключався.
«Щоб зрозуміти принцип, це все одно що сидіти на каруселі, а навколо вас кричать люди», — пояснює Міао в заяві. «Коли поїздка нерухома, ви їх прекрасно чуєте, але якщо ви швидко обертаєтеся, шум розмивається на тлі».
В результаті використання нової техніки квантова система залишалася «когерентної» або працездатною протягом 22 мілісекунд. Це може здатися дуже коротким проміжком часу, але це приблизно в 10 000 разів довше, ніж у попередніх систем.
Нова технологія, на думку вчених, дозволить більш легко масштабувати майбутні квантові машини й зробити зберігання інформації більш практичним. Це також може дозволити передавати інформацію через квантові інформаційні мережі на великі відстані.
Міао стверджує, що їх нове рішення може дозволити дослідникам квантових технологій переглянути попередні версії.
"Найприємніше те, що це неймовірно легко зробити", — стверджував він. «Наука, що стоїть за цим, складна, але логістика додавання змінного магнітного поля дуже проста».
Джерела: Чиказький університет
