Предлагаемый физиками подход поможет создать своего рода наушники с шумоподавлением для кубитов.

Разработчикам придется столкнуться в долгосрочной перспективе с тем, что квантовые биты – строительные блоки, из которых сделаны квантовые компьютеры, – подвержены магнитным помехам. Такой «шум» мешает нормальному функционированию кубитов. Помочь разрешить эту проблему должно очередное открытие, сделанное учеными .Взяв за основу тот же принцип, который обеспечивает точность хода атомных часов, исследователи из Национальной лаборатории высоких магнитных полей (MagLab) университета Флориды выявили способ, помогающий кубиту обзавестись «наушниками» с шумоподавлением.

Новый подход основан на так называемом переходе атомных часов. Проводя испытания тщательно подобранных молекул оксида вольфрама, содержащих единственный магнитный ион гольмия, команда MagLab сумела обеспечить устойчивую работу кубита гольмия в течение 8,4 микросекунды. Потенциально этого вполне достаточно для выполнения полезных вычислительных операций.

Новое открытие приблизит появление квантового компьютера

«Я понимаю, что интервал в 8,4 микросекунды может показаться совершенно несущественным, – подчеркнула физик лаборатории MagLab Дорса Комиджани. — Но для молекулярных магнитов это очень и очень долгое время».

Статья с описанием открытия опубликована в журнале Nature.

Ожидается, что квантовые компьютеры, являющиеся одним из значимых объектов исследований современной прикладной физики, откроют мир новых возможностей. В сегодняшних компьютерах транзисторы обрабатывают биты информации в форме нулей и единиц, квантовые же вычисления базируются на кубитах, по размерам сравнимых с атомом. Кубиты могут одновременно принимать значение нуля и единицы в состоянии суперпозиции, и это значительно повышает их эффективность.

Суля экспоненциальный рост производительности, квантовые компьютеры способны оказать огромное влияние на криптографию, вычислительную химию и многие другие области.

Открытие MagLab могло бы приблизить нас к реализации этого потенциала, но пока не стоит возлагать на него слишком много надежд, так как предстоит преодолеть еще массу препятствий. «На следующем этапе исследователям нужно будет интегрировать аналогичные молекулы в устройства, позволяющие выполнять операции чтения и осуществлять различные манипуляции с отдельно взятой молекулой, – рассказал руководитель направления электронно-магнитного резонанса MagLab Стивен Хилл. – Отрадно, что работы других групп подтвердили принципиальную возможность этого, хотя эксперименты проводились с молекулами, не имеющими переходов между уровнями. Вероятно интегрировать в устройство, состоящее из одной молекулы, можно и молекулу, изученную нами. Следующим шагом должно стать создание схемы из нескольких кубитов с возможностью их индивидуальной адресации и переключения соединений между ними при выполнении квантовых логических операций. Все это – дело будущего, но встают те же вопросы масштабируемости, которые пытаются решать исследователи других потенциальных систем кубитов. Магнитные молекулы весьма многообещающие, поскольку законы химии допускают их самостоятельное объединение в более крупные молекулы или массивы на поверхностях. А эти структуры в свою очередь уже представляют собой основу для создания рабочего устройства».

 

564