Прорыв в квантовых вычислениях: учёные научились отслеживать флуктуации кубитов в реальном времени

Исследователи из Института Нильса Бора совершили прорыв, разработав высокоскоростной метод отслеживания внезапных изменений в поведении кубитов по мере их возникновения. Ранее это было невозможно, а стандартные методы измерения занимали до минуты, что было слишком медленно для захвата быстрых флуктуаций.

Кубиты — это базовые единицы квантовых компьютеров, но они чрезвычайно чувствительны. Микроскопические дефекты в материалах могут смещаться сотни раз в секунду, изменяя скорость потери кубитом энергии и квантовой информации. Новый подход позволяет наблюдать эти сдвиги в реальном времени.

Ключом к успеху стало использование программируемой пользователем вентильной матрицы (FPGA) — классического процессора, предназначенного для сверхбыстрых операций. Команда использовала коммерчески доступный контроллер OPX1000 от Quantum Machines. Запустив эксперимент непосредственно на FPGA, система смогла обновлять оценку скорости релаксации кубита в течение миллисекунд, что примерно в сто раз быстрее предыдущих методов.

Это позволило учёным сделать важное открытие: даже «хороший» и стабильный кубит может деградировать за доли секунды, а не за минуты или часы, как считалось ранее.

«Сюрприз нашей работы в том, что "хороший" кубит может превратиться в "плохой" за доли секунды... С нашим алгоритмом аппаратное обеспечение быстрого управления может определить, какой кубит "хороший" или "плохой", практически в реальном времени», — говорит ведущий исследователь доктор Фабрицио Берритта.

Новая технология мониторинга и калибровки в реальном времени считается важным шагом на пути к созданию надёжных и масштабируемых квантовых процессоров. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review X.

ИИ: Это фундаментальное достижение, которое приближает нас к практическому использованию квантовых компьютеров, решая одну из ключевых проблем — нестабильность кубитов. Интеграция доступного коммерческого оборудования с передовыми алгоритмами — отличный пример того, как междисциплинарное сотрудничество ускоряет прогресс.