Колеблющиеся пары фермионов могут стать основой будущих квантовых компьютеров

В Массачусетском технологическом институте (MIT) открыли новый тип кубитов для квантовых вычислений: они состоят из колеблющихся пар атомов — фермионов.
 
Физики MIT обнаружили, что пары фермионов,  охлаждённые и запертые в оптической решетке, могут существовать одновременно в двух разных колебательных состояниях благодаря эффекту квантовой суперпозиции.

Они колеблются между этими двумя состояниями с частотой около 144 герц, которая воспримается ухом как низкий гул. Контролируя колебательные состояния пар фермионов при помощи внешнего магнитного поля (резонанс Фешбаха) команда MIT смогла увеличить эту частоту на три порядка. «Воздействуя магнитным полем, мы как бы создаем пружину между ними и можем изменять силу этой пружины, медленно раздвигая маятник», — говорит Мартин Цвирляйн (Martin Zwierlein), профессор физики MIT.

В статье, опубликованной в журнале Nature, Цвирляйн и его коллеги по Исследовательской лаборатории электроники MIT показали, что «квантовый регистр» или система из четырёх сотен вибрирующих фермионных пар даже в условиях внешних помех может сохранять состояние суперпозиции до 10 секунд – достаточно долгое время, чтобы считаться перспективным решением для будущих квантовых компьютеров.

«По нашим оценкам, взаимодействие этих кубитов должно длиться всего миллисекунду, поэтому в течение этого периода когерентности можно рассчитывать на 10 000 операций, что вполне конкурентоспособно на фоне  других платформ», — отметил Цвирляйн.

Чтобы создать функциональный квантовый компьютер с использованием вибрирующих кубитов, команде придётся найти способы управления отдельными парами фермионов — проблема, к решению которой физики уже близки.

По словам Цвирляйна, уже есть способы снизить барьер между парами, чтобы они сходились, взаимодействовали, а затем снова разделялись примерно за одну миллисекунду. Таким образом, имеется чёткий путь к двухкубитному вентилю, который понадобится для создания квантового компьютера.

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