Австралийцы установили мировой рекорд стабильности кубита

14 октября 2014 г., 14:52

Два научных коллектива, работающих в лабораториях Университета Нового Южного Уэльса (UNSW), нашли разные подходы к решению проблемы, имеющей критическое значение для реализации сверхмощных квантовых компьютеров.

Ими были созданы два типа квантовых битов, каждый из которых позволяет обрабатывать квантовые данные с точностью более 99%. Статьи об обоих достижениях австралийских ученых были включены в последний номер журнала Nature Nanotechnology.

Ранее, эти же команды UNSW первыми в мире продемонстрировали одноатомные спиновые кубиты в кремнии, о чем сообщал журнал Nature в прошлом и позапрошлом годах.

Теперь же, группа под руководством профессора Эндрю Дзюрака (Andrew Dzurak) предложила метод создания кубита из «искусственного атома» в устройстве, аналогичном кремниевым транзисторам MOSFET потребительской электроники.

Второй коллектив, возглавляемый адъюнкт-профессором Андреа Морелло (Andrea Morello), сумел максимально реализовать потенциал производительности кубита на основе «настоящего» атома фосфора. Такое устройство фактически состоит из двух кубитов — электрона и ядра. Вот для последнего, в частности, и была достигнута точность, близкая к 99,99% (одна ошибка на 10 тыс. квантовых операций). Кроме того, для атома фосфора был зарегистрирован мировой рекорд длительности существования квантовой суперпозиции — когерентности одиночного кубита в полупроводнике, составивший 30 секунд, иными словами, целую вечность в масштабах квантового мира.

Как подчеркнул Дзюрак, эффективность существующих методов коррекции ошибок может гарантироваться, лишь если доля возникающих ошибок составляет менее 1%. Полученные результаты одними из первых в твердотельных устройствах и первыми в кремниевых удовлетворяют этому требованию.

Высокая точность работы кубитов на базе как натурального, так и искусственного атомов была достигнута благодаря тому, что каждый из них был помещен в тонкий слой кремния особой чистоты, содержащего только полностью немагнитный изотоп Si-28. Этот материал был предоставлен Университетом Кэйо (Япония).

На следующем этапе исследователи намерены построить пары высокоточных кубитов. Большие квантовые компьютеры в будущем могут включать многие тысячи или миллионы кубитов из настоящих и искусственных атомов.