Квантовые скачки становятся длиннее

Группа ученых и инженеров под руководством Андреа Морелло (Andrea Morello) из Университета Нового Южного Уэльса, Австралия, утверждает, что сумела спроектировать кубиты, которые можно разносить на расстояния до 500 нм — ныне существующие кубиты на основе спинов частиц приходится размещать на удалении не больше примерно 15 нм друг от друга, иначе запутанность нарушится. Новая разработка открывает гораздо больше возможностей управлять ими. Для создания одного из так называемых триггерных кубитов электрон оттягивается на некоторое расстояние от ядра атома. При этом у атома возникают положительный и отрицательный полюса, способные взаимодействовать на довольно больших расстояниях. О своей работе исследователи рассказали в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.

В области решения важных проблем квантовые компьютеры теоретически могут вытеснить обычные. Но тут есть важные препятствия: их элементарными вычислительными единицами — квантовыми битами, или кубитами — трудно управлять, и они легко повреждаются под воздействием тепла и других внешних факторов. Однако исследователи разработали два вида кубитов, которые могут помочь решить эти проблемы.

В обычных компьютерах каждый бит представляет единицу или ноль. Но вследствие таинственного квантового эффекта, называемого суперпозицией, который позволяет атому, электрону или иной частице существовать одновременно в двух или нескольких состояниях, например «вращаться» одновременно в двух противоположных направлениях, кубит, состоящий из частицы в состоянии суперпозиции, может одновременно представлять и единицу, и ноль.

Если множество кубитов оказывается «запутанными» (квантовая запутанность — это явление, при котором состояние одной частицы зависит от состояний других частиц), то с увеличением их числа производительность компьютера может расти экспоненциально. Теоретически, 300-кубитовый компьютер может одновременно выполнять число операций, превышающее число атомов в обозримой Вселенной.

Другая возможная конструкция кубита основана на «квазичастицах», образуемых отрицательно заряженными электронами и положительно заряженными «дырами» в сверхпроводящем материале. В работе, опубликованной в журнале Nature, группе ученых из Дельфтского и Эйндховенского Технологических Университетов в Нидерландах удалось создать структуры, в которых пара частиц, не находящихся в непосредственной близости друг от друга, может «сплетаться» или обмениваться местами, действуя как единый кубит. Их разнесенность уменьшает вероятность того, что внешние эффекты смогут одновременно повлиять на обе частицы, что  потенциально делает такие кубиты высокостабильными.

[Фотография: Milica Djekic]

Источник: scientificrussia.ru

Комментарии: