Новый тип квантового трения стабилизирует кубиты

В статье для журнала Science физики Йельского университета сообщили о наблюдениях нового типа квантового трения — явления, которое может быть применено в будущем для хранения информации в квантовых компьютерах.

Эти устройства записывают информацию в форме спина электронов или энергетического уровня искусственных атомов в так называемых кубитах. Благодаря принципу квантовой суперпозиции кубиты, в отличие от классических битов, способны одновременно находиться в обоих двоичных состояниях. Это является силой квантовых вычислений, но, одновременно, и их слабостью, так как суперпозиция легко разрушается при малейшем внешнем воздействии. Обеспечение целостности квантовой информации сегодня основная задач многочисленных исследований в этой области.

В прежних экспериментах с квантовым трением его использовали, чтобы локализовать частицу только в одном состоянии, нарушая суперпозицию. Новый тип трения, открытый в лаборатории Мишеля Деворэ (Michel Devoret), замедляет частицы, но не оставляет измеримого «следа» их движения, нарушающего суперпозицию.

Это позволяет частице существовать в двух состояниях одновременно. При этом трение делает ее невосприимчивой к небольшим возмущениям, которые теперь не могут вытолкнуть ее из занимаемого состояния. Более того, любые суперпозиции этих двух состояний тоже будут устойчивыми и стабильными, то есть смогут использоваться для хранения квантовой информации.

Технически это называется двухмерным многообразием устойчивых квантовых состояний (two-dimensional quantum steady-state manifold). Следующим шагом будет распространение многообразия на четыре измерения. Это добавит еще два состояния, сделав возможным избыточное кодирование квантовой информации и коррекцию ошибок внутри многообразия, необходимую для реализации практичного квантового компьютера.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365