• Julia Borisova

Кубиты смогут работать при комнатной температуре

Ученые из Московского института стали и сплавов (НИТУ "МИСиС") разработали способ получать стабильные кубиты, работающие при комнатной температуре.


Квантовый бит (или кубит) – это минимальный логический элемент памяти в квантовых компьютерах. И хотя квантовые компьютеры пока существуют только в стенах лабораторий, ученые уверены, что в будущем квантовые технологии смогут изменить наш мир. Поскольку квантовые компьютеры смогут решать такие задачи, которые не под силу современным классическим компьютерам.


Одна из главных причин, по которой квантовые компьютеры все еще находятся на этапе лабораторных исследований, - это нестабильность кубитов. Дело в том, что кубиты крайне чувствительны к внешним воздействиям (вибрациям, шумам, колебаниям температуры). Поэтому для того, чтобы квантовая логика работала должным образом необходимо охлаждать кубиты до очень низкой температуры, близкой к абсолютному нулю (-273 градуса Цельсия). Постоянное охлаждение компьютеров требует колоссальных затрат, не говоря уже про то, что охлаждающие каналы занимают физически много места.


Например, большая часть квантового чипа Google – это охлаждающие каналы.


Квантовый компьютер Google требует охлаждения

Ученые из НИТУ «МИСиС» совместно с коллегами из Швеции, Венгрии и США смогли создать стабильные полупроводниковые кубиты из карбида кремния (SiC). Такой материал экономически очень выгоден в сравнении, например, с алмазом. Карбид кремния и ранее рассматривался как перспективный материал для создания кубитов, однако, такие кубиты ранее не работали при комнатной температуре. Ученые поставили перед собой задачу найти такую модификацию материала, которая будет устойчива при комнатных температурах.


«Для создания кубита на дефекте в кристаллической решетки используют лазеры. При испускании фотона такой дефект начинает люминесцировать, то есть светиться. При люминесценции карбида кремния наблюдается шесть пиков, но лишь на двух из них кубиты светятся при комнатных температурах. Мы обнаружили, что это происходит благодаря специфическому дефекту, когда вблизи двух вакантных позиций в материале появляется один „смещенный“ слой атомов, называемый дефектом упаковки», — говорит профессор Игорь Абрикосов, доктор физико-математических наук, научный руководитель лаборатории «Моделирование и разработка новых материалов» в МИСиС.

Теперь, когда ученым известно, какая именно структурная особенность способствует тому, чтобы кубиты из карбида кремния работали при комнатной температуре, ее можно создавать искусственным путем. Открытие ученых дает возможность использовать карбид кремния в создании квантового компьютера, который будет стабильно работать при комнатной температуре.


Кроме того, разработку уже сейчас ее можно применять при создании сверхточных магнитометров, сенсоров для изучения живых клеток и новых технологий квантового интернета. Статья опубликована в журнале Nature Communications.


Читайте далее: D-Wave анонсировала выход новой версии квантового облачного сервиса.

Подписаться на новости SCDAILY