Более 100 млн операций. Ученые установили рекорд "жизни" кубитов в квантовом компьютере

В США ученые установили рекорд, сохранив кубиты в рабочем состоянии в течение 5 секунд. Об этом достижении пишет портал Phys.org.

Физики уверены, что квантовые технологии позволят создать сверхзащищенные сети для передачи зашифрованной информации или мощнейшие компьютеры для сложных вычислений. В их основе лежат кубиты — квантовые версии компьютерных битов, в которых хранится информация. Одна из главных проблем состоит в том, чтобы продлить работоспособность квантовых частиц (обычно длится лишь доли секунды). Вторая сложность заключается в считывании зашифрованной информации.

Сотрудники Аргоннской национальной лаборатории вместе с коллегами из Чикагского университета приблизились к решению обоих проблем. Они научились считывать данные с кубита по желанию, а затем сохранять квантовое состояние более пяти секунд — это рекордное время для квантовых систем на чипе. Исследователи сделали кубиты из карбида кремния, простого материала, который содержится в лампочках, электрокарах и некоторых электронных устройствах.

"Сохранение квантовой информации в таких человеческих временных масштабах — редкость. Пяти секунд достаточно, чтобы послать сигнал о скорости света на Луну и обратно. Это мощно, если подумать о передаче информации от кубита кому-то с помощью света. Этот свет по-прежнему будет правильно отражать состояние кубита даже после того, как он облетит вокруг Земли почти в 40 раз — прокладывая путь к созданию квантового интернета", — отметили ученые.

Первым делом ученые разработали технологию чтения кубитов из карбида кремния. На полупроводниковые кубиты традиционно светят лазером и измеряют свет, который они отражают. Процедура сложная, ведь каждый раз необходимо фиксировать фотоны. Команда при помощи тщательно подобранных лазерных импульсов добавляют один электрон к кубиту в зависимости от изначального состояния, благодаря этому сигнал усилился в 10 000 раз.

"Преобразовав наше хрупкое квантовое состояние в стабильные электронные заряды, мы можем гораздо проще измерить наше состояние. Благодаря этому усилению сигнала мы можем получать надежный ответ каждый раз, когда проверяем, в каком состоянии находится кубит. под названием "однократное считывание", и с его помощью мы можем открыть множество полезных квантовых технологий", — заявила Елена Глен из Чикагского университета.

Упомянутый метод однократного считывания также позволил кубитам дольше сохранять информацию. Они вырастили очень чистые образцы карбида кремния, которые намного меньше подвержены влиянию окружающей среды, так называемого "фонового шума", а затем воздействовали на кубиты микроволновыми импульсами, которые заставляют частицу быстро переключаться между квантовыми состояниями, избегая ошибок из-за шумов. Чем дольше "живет" кубит, тем более сложные вычисления он успеет выполнить. К примеру за 5 секунд квантовый компьютер может выполнить более 100 миллионов операций.

"По сути, мы создали переводчик для преобразования квантовых состояний в царство электронов, которые являются языком классической электроники, вроде того, что находится в вашем смартфоне. Мы хотим создать новое поколение устройств, чувствительных к одиночным электронам, но также содержащих квантовые состояния. Карбид кремния может делать и то, и другое", — рассказал Крис Андерсон, соавтор статьи из Чикагского университета.

Ранее в Германии запустили первый квантовый компьютер с более чем 5 тыс. кубитов. Для их защиты вокруг устройства возвели специально здание, изолирующее фоновые шумы.

Писали также, что в НАТО намерены изучать квантовые технологии для технологического превосходства над конкурентами. В новую программу развития вошли зондирование, криптографическое шифрование, новые материалы квантового масштаба.