Физики восстановили частично коллапсировавший кубит

Одним из удивительных свойств кубита, обусловленных его квантовой природой, является то, что, в отличие от классического бита, он может находиться одновременно в двух состояниях. Однако, при попытке считать его характеристики, кубит «схлопывается» в какое-нибудь одно состояние. До недавнего, процесс измерения и последующий коллапс волновой функции считались необратимыми. Но, в последнее время физики исследуют возможность восстановления изначального состояния кубита после неполного коллапса в результате, так называемых, слабых измерений.

В новой статье, опубликованной в Physical Review Letters, сотрудники Оксфордского университета рассказали об экспериментальной демонстрации метода восстановления состояния одиночного кубита, испытавшего частичный коллапс.

В отличие от полного измерения, определяющего состояние кубита, вызывающее частичный коллапс слабое измерение всего лишь удостоверяет, что кубит все еще сохраняет стабильность. Проблема в том, что даже такое воздействие изменяет состояние кубита. Метод восстановления компенсирует последствия слабого измерения и позволяет применять его как своеобразную технику квантового неразрушающего контроля качества.

Физики отмечают, что описываемый метод восстановления кубитов может рассматриваться как обобщение концепции, носящей название спиновое эхо (процедура коррекции нежелательного сдвига фазы кубита). Он был предложен в 2002 г., а экспериментально реализован в 2008 г.

В новой работе им удалось усовершенствовать методику, улучшив точность на порядок величины. Теперь даже при вероятности распада кубита в 80% его информационное наполнение может быть сохранено с точностью более 98%.

Предложенный метод неидеален, чем глубже коллапс кубита, тем меньше шансов на его восстановление. Тем не менее, эта техника может оказаться весьма полезной для преодоления главного препятствия на пути построения квантовых вычислительных систем — нарушения когерентности, ведущего к утрачиванию системой квантовых свойств.

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