• Julia Borisova

Ученые повысили длительность квантовой суперпозиции в 10000 раз

Дата и время публикации: 17.08.2020 10:25


Квантовые компьютеры внесут огромный вклад в развитие технологий. Особенность квантовых вычислений в том, что квантовые биты (кубиты) могут одновременно принимать все возможные состояния, то есть иметь не только значение 0 и 1, но и принимать одновременно оба эти состояния. Это явление называют квантовой когерентностью или квантовой суперпозицией.

Без нахождения кубитов в состоянии квантовой суперпозиции квантовые компьютеры не будут иметь ровным счетом никаких преимуществ по сравнению с классическими. Проблема в том, что состояние суперпозиции очень хрупкое и для его поддержания необходимо снижать влияние внешних факторов.

Группа ученых из Университета в Чикаго разработала способ поддержания когерентности квантовых состояний. Согласно работе, опубликованной в журнале Science, ученым удалось увеличить длительность состояния суперпозиции в 10000 раз. Разработчики утверждают, что их метод достаточно прост и может быть применим к любой квантовой системе.


Ученые научили квантовую систему не воспринимать шум

«Наша работа ляжет в основу развития квантовой науки», - говорит ведущий автор работ, старший научный сотрудник Аргоннской национальной лаборатории.

Квантовые биты слишком подвержены влиянию окружающей среды. Любые вибрации, малейшие колебания температуры или отклонения электромагнитных полей могут привести к нарушению работы квантовой системы.

В настоящее время для того, чтобы обеспечить работу квантовых устройств, их физически изолируют от воздействия шумов внешней среды либо используют особочистые материалы в конструкции. Оба этих решения крайне непрактичны и выливаются в огромные конструктивные трудности и финансовые затраты еще на этапе разработки квантового устройства.

Новый метод, разработанный учеными, довольно прост.

«Мы не пытаемся исключить окружающие систему шумы, вместо этого мы «обманываем» систему, заставляя ее думать, что она не испытывает влияние шумов», - объясняет Кевин Майэйо, ученый из Чикагского университета.

Обычно для управления квантовыми системами используются электромагнитные импульсы. Вместе с ними ученые решили использовать также переменное магнитное поле. Точная настройка этого поля позволила ученым влиять на спин электрона, научив систему не принимать во внимание остальной шум.

«Чтобы понять суть этого принципа, представьте себе, что вы крутитесь на карусели, вокруг которой стоят люди. Пока вы спокойно и медленно едете, их слышно прекрасно, но если вы крутитесь быстро, шум становится просто фоном», - объясняет Кевин Майэйо.

Результат применения новой техники позволил продлить состояние квантовой когерентности до 22 миллисекунд. И это в 10000 раз больше, чем длительность квантовой суперпозиции в предыдущих системах. Новый метод позволил почти полностью исключить влияние температурных флуктуаций, физических колебаний и электромагнитного шума.

Пока свою технику ученые протестировали на так называемых твердотельных кубитах. Но они уверены, что она применима к любым квантовым системам.

Новая технология позволит масштабировать квантовые системы, повысить их практичность. Кроме того, это позволит отправлять информацию по квантовым сетям на более длинные дистанции.


Читайте далее: США заявило о старте разработок квантовой сети интернет

#новостиквантовыхтехнологий #квантовыекомпьютеры #квантоваясуперпозиция

#кубиты

#квантоваякогерентность

Подписаться на новости SCDAILY