Прорыв в квантовых вычислениях: учёные научились отслеживать потерю информации в реальном времени

Квантовые компьютеры обещают революцию, но пока далеки от надёжности. Их главная слабость — нестабильность, из-за которой обрабатываемая информация быстро разрушается. Исследователи по всему миру пытаются решить эту проблему, и команде из Норвегии удалось совершить важный прорыв.

«В квантовых компьютерах информация передаётся и хранится с помощью так называемых кубитов (квантовых битов). Но квантовая информация может быстро теряться», — пояснил профессор кафедры физики Норвежского университета естественных и технических наук (NTNU) Йерун Данон.

Ключевой проблемой было точное определение скорости, с которой эта информация исчезает. Без этих знаний сложно улучшить производительность и надёжность квантовых систем.

«В широко используемых сверхпроводящих кубитах среднее время, за которое информация исчезает, приемлемо. Но, похоже, оно случайным образом меняется со временем», — объяснил Данон.

Эта непредсказуемость создаёт серьёзное препятствие. Учёные не имели быстрого и надёжного способа измерить, как долго кубиты могут удерживать информацию. Решение этой проблемы необходимо, чтобы квантовые компьютеры когда-либо стали достаточно стабильными для практического использования.

Данон и его коллеги считают, что нашли решение.

«В сотрудничестве с международной командой под руководством Института Нильса Бора в Копенгагене мы разработали новый метод измерений. Он позволяет нам измерять время, необходимое для потери информации, с беспрецедентной скоростью и точностью», — заявил Данон.

До сих пор измерение времени жизни квантовой информации обычно занимало около одной секунды. В мире квантовой физики это чрезвычайно долгий срок.

«Нам удалось сделать это примерно за 10 миллисекунд, то есть более чем в 100 раз быстрее. И практически в реальном времени», — сказал Данон.

Это кардинальное улучшение позволяет исследователям отслеживать, как информация исчезает, прямо по мере процесса. Оно также выявляет тонкие, быстрые изменения, которые ранее было невозможно обнаружить.

«Это, в свою очередь, облегчит выявление основных причин, по которым информация исчезает», — добавил он.

Новый подход может изменить то, как учёные тестируют и настраивают квантовые процессоры. Лучшее понимание микроскопических процессов, ограничивающих производительность, позволит исследователям работать над созданием более стабильных и надёжных машин. Этот прогресс приближает квантовые вычисления на шаг к реализации своего полного потенциала.