today-is-a-good-day
Наверх

Лучшие друзья квантовых вычислений — это бриллианты

Ученые МТИ нашли способ поддерживать труднопостижимое явление квантовой суперпозиции, от которого зависит возможность реализации потенциала квантового компьютера.

12.04.2016
08:00
Комментировать0

Ученые МТИ нашли способ поддерживать труднопостижимое явление квантовой суперпозиции, от которого зависит возможность реализации потенциала квантового компьютера.

В основе квантовых вычислений — способность кубитов, строительных блоков квантового компьютера, одновременно находиться более чем в одном физическом состоянии. Это явление называется суперпозицией, и именно от него зависит грандиозный потенциал квантовых компьютеров. Поддерживать суперпозицию невероятно сложно, но недавно ученые Массачусетского технологического института объявили о разработке нового способа, основанного на применении искусственных алмазов. Со временем благодаря ему появление надежно работающих квантовых компьютеров может стать ближе.

Одна из главных трудностей, связанных с квантовыми вычислениями, состоит в поддержании стабильности. Во многих других областях эта задача решается при помощи управления с обратной связью: зная требуемое состояние системы, исследователи измеряют текущее и вносят коррективы, необходимые для выравнивания согласно нужным показателям.

Лучшие друзья квантовых вычислений — это бриллианты

Проблема в том, что в квантовом мире измерение, необходимая часть процесса управления с обратной связью, разрушает суперпозицию. Поэтому в данной области исследователи традиционно вынуждены были обходиться без обратной связи.

В докладе, опубликованном учеными МТИ, описывается система управления с обратной связью для поддержания состояния квантовой суперпозиции, не требующая измерений. Взамен в ней используется азото-замещенная вакансия в атомной решетке алмаза.

«Вместо классического контроллера, реализующего обратную связь, мы пользуемся квантовым, — поясняет Паола Капелларо, профессор ядерной физики и инженерии МТИ. — Поскольку контроллер квантовый, для оценки состояния системы измерения уже не требуются».

Чистый алмаз состоит из атомов углерода, выстроенных в регулярную решетчатую структуру. Если ядро атома углерода на своем месте в решетке отсутствует, это называется вакансией. А азото-замещенной вакансией называют структуру, в которой соседнюю с вакансией позицию вместо углерода занимает атом азота.

Под влиянием сильного магнитного поля, в случае данного исследования — постоянного магнита, размещенного над алмазом, вектор спина азото-замещенной вакансии может быть направлен вверх, вниз или находиться в состоянии квантовой суперпозиции двух направлений. Это как раз и можно использовать для квантовых вычислений.

Вначале порция микроволн переводит электронный спин азото-замещенной вакансии в состояние суперпозиции. Затем импульс радиочастотного излучения помещает ядро атома азота в заданное спиновое состояние. Вторая, менее мощная порция микроволн «запутывает» спины ядра атома азота и азотозамещенной вакансии, делая их взаимозависимыми.

На этом этапе кубит на основе азото-замещенной вакансии уже можно заставить совместно с другими кубитами выполнять вычисления, но исследователи провели дополнительные облучения микроволнами, чтобы удостовериться полной стабильности.

Результат — в такой системе квантовый бит на основе азото-замещенной вакансии оставался в состоянии суперпозиции примерно в тысячу раз дольше, чем в других экспериментах с кубитами. А это значит, что до появления работоспособных квантовых компьютеров, скорее всего, пройдет меньше времени, чем считалось.

Доклад с описанием работы исследователей МТИ опубликован в недавнем выпуске журнала Nature.

 

Прокомментируйте первым!

Пожалуйста, введите ваш комментарий!
пожалуйста, введите ваше имя здесь

ЕЩЕ ОТ АВТОРА
10 ПУБЛИКАЦИЙ
275332Лучшие друзья квантовых вычислений — это бриллианты
HPE 3PAR StoreServ: измените IT-архитектуру вашего бизнеса с выгодой до 40%
В эпоху цифровой трансформации, каждая компания стремится к повышению эффективности своей IT-инфраструктуры.
21.03.2024
15:41
0
274957Лучшие друзья квантовых вычислений — это бриллианты
Как кредит для бизнеса может стимулировать рост вашей компании
Запуск и развитие бизнеса – процесс, который требует не только предпринимательских навыков и инновационных идей, но и достаточного финансирования.
15.03.2024
16:30
0
274952Лучшие друзья квантовых вычислений — это бриллианты
Какие задачи решает банковская гарантия
Банковская гарантия дает возможность участвовать в государственных тендерах. Также она дает уверенность в деловых отношениях, поскольку гарантирует финансовую ответственность.
15.03.2024
14:56
0
274431Лучшие друзья квантовых вычислений — это бриллианты
Непостоянство киберспортивной сцены в CS2: Evil Geniuses уходят, а Preasy продаются
После перехода соревновательного Counter-Strike из CS:GO в CS2 некоторые организации столкнулись с финансовыми проблемами.
05.03.2024
14:07
0