Американские учёные предложили метод, который практически полностью защищает квантовые системы от внешних помех.
Квантовые технологии могут подарить человечеству невероятные возможности: например, суперкомпьютеры и неприступные сети информации. Для этого учёным важно сделать так, чтобы квантовые системы сохраняли заданное состояние более чем несколько миллионных долей секунды.
Учёные Притцкеровской школы молекулярного инжиниринга Чикагского университета разработали модификацию, которая позволяет удерживать квантовые системы в работоспособном состоянии в десять тысяч раз дольше, чем раньше. опубликована в издании ScienceУченые испытали свою методику на группе квантовых систем, известных как твердотельные кубиты, но полагают, что её можно применить и к другим системам.
Этот прорыв закладывает основу для новых направлений исследований в квантовой науке, — говорит ведущий автор работы Дэвид Авшалом. Широкая применимость этого открытия в сочетании с удивительно простой реализацией позволяет влиять на многие аспекты квантовой инженерии.
Хрупкость квантовых состояний — главная инженерная проблема, с которой сталкиваются квантовые физики. Легко нарушаются даже минимальными вибрациями, сторонними электромагнитными полями или температурными колебаниями. Два подхода к решению проблемы: физическая изоляция устройств и применение чистых материалов для их создания. Первый способ сложен и громоздок, а второй — слишком дорог.
Авторы нового исследования пошли иным путем. «Наш подход заключается не в устранении шума (внешних физических воздействий на систему. — Прим. ред.), а в обмане системы, заставляя ее действовать так, чтобы она не ощущала шум», — говорит соавтор статьи Кевин Мьяо.
В сочетании с обычными электромагнитными импульсами, применяемыми для управления квантовыми системами, команда использовала дополнительное непрерывное переменное магнитное поле. Благодаря его тонкой настройке ученые смогли управлять спинами электронов и изолировать систему от внешнего шума. «Это как сидеть на карусели во время криков окружающих, — приводит аналогию Мьяо. — Когда конструкция неподвижна, всё хорошо слышно, но если карусель быстро вращается, то фоновый шум становится размытым».
Благодаря такому подходу система остаётся в нужном состоянии до 22 миллисекунд — на четыре порядка дольше, чем в системах без подобных модификаций. Новая методика позволяет изолировать квантовые устройства от температурных колебаний, физических колебаний и электромагнитных помех.
«Такая методика открывает путь к масштабируемости, — подытоживает Дэвид Авшалом. — Это должно сделать хранение квантовой информации в электронном спине реально практичным. Дольше сохраняемая информация позволит выполнять более сложные операции на квантовых компьютерах и даст возможность квантовой информации <…> перемещаться на большие расстояния в сетях»,
Ранее мы сообщали о том, что в CERN одобрилиПроект по возведению гигантского коллайдера протяженностью свыше ста километров, а манера поведения нейтрино намекает на вероятность. решение проблемы дефицита антиматерии во Вселенной.