Прорыв в квантовых исследованиях позволяет полностью контролировать спиновый кубит

Еще одно ключевое препятствие на пути к квантовой технологии было преодолено.

Группа исследователей из Датского университета Копенгагена разработала первую в мире систему квантовых вычислений, которая позволяет одновременно работать со всеми кубитами, не угрожая квантовой когерентности. Это исследование считается прорывом, устраняющим одно из оставшихся ключевых препятствий для квантового масштабирования и его возможного массового внедрения.

Поскольку квантовые вычисления все еще находятся на начальной стадии, одновременно исследуется ряд технологий и типов кубитов. Датская команда достигла прорыва в одном конкретном типе кубитов - спиновых кубитах. У датских исследователей есть конкуренты и это компания IonQ, которая также использует метод спиновых кубитов и достигла значительных результатов по сравнению с другими системами.

«Чтобы получить более мощные квантовые процессоры, мы должны не только увеличить количество кубитов, но и количество одновременных операций, что мы и сделали», - утверждает профессор Куэммет, руководивший исследованием.

В настоящее время два важных элемента на пути к квантовым вычислениям - это масштабирование, например, добавление большего количества кубитов, чтобы увеличить возможности обработки системы и согласованность , например, насколько стабильна система во время обработки рабочей нагрузки и насколько точны ее результаты. Поскольку квантовое масштабирование уже идет полным ходом, это исследование сосредоточено на когерентной части уравнения. Масштабирующая часть проблемы уже достигла невероятных успехов, но до сих пор этого не было в части согласованности уравнения.

«Теперь, когда у нас есть несколько довольно хороших кубитов, проблема заключается в том, чтобы соединить их в схемы, которые могут управлять множеством кубитов, а также быть достаточно сложными, чтобы исправлять ошибки квантовых вычислений», - говорит Анасуа Чаттерджи, участник исследования. команда. «Пока что исследования спиновых кубитов достигли точки, когда схемы содержат массивы из 2x2 или 3x3 кубитов. Проблема в том, что их кубиты обрабатываются только по одному за раз».

В квантовой физике манипулирование одним кубитом до сих пор приводило к катастрофической декогеренции окружающей системы. В основном результаты перестают быть точными. Это исследование теперь доказывает, что есть способ управлять и измерять всю подсистему кубитов, не допуская хаоса.

Анасуа Чаттерджи заявляет: «Новое и действительно важное свойство нашего чипа состоит в том, что мы можем одновременно управлять и измерять все кубиты. Этого никогда раньше не было ни со спиновыми кубитами, ни со многими другими типами кубитов».

Конечно, этим прорывом работа не заканчивается и исследовательская работа не собирается останавливаться. Таким образом, исследователи определили наиболее серьезные ограничения своего подхода. Хотя было доказано, что используемый учеными механизм управления поддерживает квантовую когерентность, его нынешняя конструкция требует постоянной ручной настройки 48 управляющих электродов, которые фактически заставляют систему работать. Теперь команда ищет системы управления искусственным интеллектом, которые могли бы автоматически поддерживать настройку системы без вмешательства человека. Возможно, этот прорыв заставит вновь сосредоточиться на спиновых кубитах как на самом быстром способе создания масштабируемого, когерентного и эффективного квантового компьютера. Время покажет.

via