Создан «кубит-рекордсмен» для домашних квантовых компьютеров

Абсолютный рекорд времени пребывания кубита в стабильном состоянии в течение 38 минут при комнатной температуре был установлен европейскими и канадскими физиками. Это стало возможным благодаря найденной системе, в которой практически не существует шума, что позволило создать высокопроизводительные кубиты. Созданный новый тип кубита, открывает возможность создавать квантовые компьютеры, способные работать в «домашних условиях».

В статье журнала Science сообщается, что в своем последнем эксперименте ученым удалось зафиксировать время жизни кубита, превышающее в 10 раз то, которое было достигнуто в предыдущих опытах, в которых жизнь кубита обычно ограничивалась двумя секундами или меньшим временем. Пока такие кубиты нельзя «считывать» или «записывать» при комнатной температуре, однако ученые уверены, что им удастся сделать это в ближайшем будущем.

Стэфани Симмонс из Оксфордского университета и ее коллеги создали «кубит-рекордсмен», экспериментируя с квантовыми ячейками памяти на базе атомов фосфора, «приклеенных» к пластинке из чистого кремния. Как правило, все опыты с кубитами проводятся при сверхнизких температурах, близких к абсолютному нулю. Авторы статьи решили проверить, как изобретенные ими кубиты поведут себя в комнатных условиях. К их удивлению, они не потеряли свое содержимое при «разморозке» и продолжали сохранять работоспособное состояние на протяжении еще 38 минут.

«Для кого-то 38 минут могут показаться совсем небольшой цифрой, однако за время снижения стабильности кубита на один процент мы можем совершить свыше 20 миллионов операций. Поэтому открытие столь стабильного кубита может помочь нам создать квантовый компьютер», — заявила Стэфани Симмонс.

«Теперь нам нужно заставить такие кубиты «общаться друг с другом», что является последней ключевой проблемой на пути создания квантового компьютера, — заявила Стэфани Симмонс.

Известно, что кубиты могут быть связаны друг с другом, то есть на них может быть наложена ненаблюдаемая связь, выражающаяся в том, что при всяком изменении над одним из нескольких кубитов остальные меняются согласованно с ним. Иными словами, совокупность запутанных между собой кубитов может интерпретироваться, как заполненный квантовый регистр. Как и отдельный кубит, квантовый регистр гораздо информативнее классического регистра битов. Он может не только находиться во всевозможных комбинациях составляющих его битов, но и реализовывать всевозможные тонкие зависимости между ними.

Несмотря на то, что мы сами не можем непосредственно наблюдать состояние кубитов и квантовых регистров во всей полноте, между собой они могут обмениваться своим состоянием и могут его преобразовывать. Тогда есть возможность создать компьютер, способный к параллельным вычислениям на уровне своего физического устройства, и проблемой остаётся лишь прочитать конечный результат вычислений.