Как улучшить масштабируемость квантовых компьютеров

Для того, чтобы создать практичные квантовые компьютеры их разработчикам необходимо решить ряд технологических вопросов. Во-первых, кубиты такого устройства должно быстро инициализироваться (приводиться в определённое исходное состояние). Во-вторых, они должны сохранять когерентность достаточно долго, чтобы можно было произвести измерение. И в-третьих, нужно уметь быстро считывать окончательное состояние кубита.

Международная группа учёных, работавшая на базе японского исследовательского института RIKEN, предложила преодолеть эти технологические барьеры, скомбинировав два типа кубитов в общем, гибридном устройстве.

Один из кубитов, спиновый кубит Лосса-Дивинченцо (LD), имеет отчетливые состояния, идеальные для вычислений, и большое время декогерентности. От присущих ему недостатков – медленные инициализация и считывание – свободен другой тип, так называемый синглет-триплетный кубит. Он быстро инициализируются и считывается, но и быстро утрачивает квантовую когерентность.

В работе, о которой сообщает публикация в Nature Communications, оба типа кубитов были объединены в управляемом фазовом затворе, который позволяет перепутывать спиновые состояния достаточно быстро для сохранения когерентности, благодаря чему считывать спиновый LD-кубит можно путём измерения быстрого синглет-триплетного кубита.

«В этом исследовании мы продемонстрировали, что различные типы квантовых точек могут быть объединены в одном устройстве для преодоления их соответствующих ограничений. Это дает важный результат, который может способствовать улучшению масштабируемости квантовых компьютеров», – говорит главный автор статьи, Акито Ноири (Akito Noiri).