Квантовый прорыв: физики увеличили длительность квантового состояния в 10 тысяч раз
Команда американских физиков объявила об открытии простой модификации квантовой системы, которая заставляет ее поверить в то, что фоновых шумов на самом деле нет. Метод позволяет продлить квантовые состояния на четыре порядка и, как полагают исследователи, будет работать не только с твердотельными кубитами, но и со многими другими их видами.
На уровне атомов мир действует по законам квантовой механики, сильно отличающимся от того, что мы привыкли наблюдать вокруг. Эти законы могут лечь в основу новых, невзламываемых интернет-технологий и чрезвычайно мощных компьютеров. Но фундаментальные проблемы квантовых систем остаются: квантовые состояния требуют полной тишины и стабильности, поскольку любой фоновый шум, изменение температуры или случайное электромагнитное поле могут нарушить их работу.
Один из возможных подходов к решению этой проблемы - изоляция системы от источников помех, но это не всегда возможно и требует массы усилий. Другой метод - применение максимально чистых материалов, но это резко увеличивает ее стоимость. Ученые из Университета Чикаго пошли новым путем - они "обхитрили" систему, заставив ее считать, что никаких помех нет, пишет Phys.org.
Вместе с обычными электромагнитными импульсами, которые используются для контроля квантовых систем, ученые применили дополнительное переменное магнитное поле. Настроив его с высокой точностью, они смогли быстро вращать спины электронов, чтобы система "отключала" остальные шумы.
Изобретатели сравнили этот принцип с каруселью на шумной ярмарке. Когда аттракцион стоит, крики со всех сторон отлично слышны. Но если начать быстро крутиться, шум размывается.
Это небольшое изменение позволило системе оставаться когерентной в течение 22 миллисекунд, то есть на четыре порядка дольше, чем до модификации - и намного дольше, чем у любой другой известной электронной спиновой системы. Она может почти полностью отключить некоторые формы температурных колебаний, физических вибраций и электромагнитных шумов, которые разрушают квантовую когеренцию.
Ученые протестировали свой подход на твердотельных системах с использованием карбида кремния, но уверены, что он будет работать и с другими типами - сверхпроводящими кубитами или молекулярными квантовыми системами.
Практическое применение квантовых компьютеров сегодня требует знаний квантового программирования. Но уже через 10 лет все, что понадобится пользователю - это открытая библиотека приложений и несколько строчек кода. Так считает Дарио Джил, директор IBM Research.
