Создание квантового компьютера стало ближе на один кубит

Квантовый компьютер – это вычислительное устройство, которое использует явления квантовой суперпозиции и квантовой запутанности для передачи и обработки данных. Квантовый компьютер (в отличие от обычного) оперирует не битами (способными принимать значение либо 0, либо 1), а кубитами, имеющими значения одновременно и 0, и 1. В результате можно обрабатывать все возможные состояния одновременно, достигая гигантского превосходства над обычными компьютерами в ряде алгоритмов.

Как сообщает РИА, исследователи из НИТУ "МИСиС" и Российского квантового центра в сотрудничестве с учеными МФТИ и Сколтеха, а также Университета Столицы Великобритании и Национальной физической лаборатории в Теддингтоне (Англия), Университета Карлсруэ и Института фотонных технологий (Германия) создали абсолютно новый кубит, основанный не на джозефсоновском переходе, представляющем собой разрыв в сверхпроводнике, а на сплошной сверхпроводящей нанопроволоке. Работа ученых размещена в Nature Physics.

Несмотря на то, что универсальный квантовый компьютер ещё не создан, принцип вычислений, заложенный в его основу, уже на данный момент позволяет решать сверхсложные задачи. К примеру, в отдельных лабораториях с помощью кубитов моделируют химические соединения и материалы, воссоздают механизм процессов фотосинтеза. По этой причине так важно в максимально сжатые сроки усовершенствовать главные компоненты квантового компьютера, в частности, – основную вычислительную ячейку – кубит.

Существует несколько подходов к созданию кубитов. К примеру, созданы кубиты, которые работают в оптическом диапазоне. Но их трудно масштабировать, в противоположность от кубитов на сверхпроводниках, работающих в радиодиапазоне и основанных на так называемых джозефсоновских переходах. Каждый такой переход являет собой разрыв сверхпроводника, а, точнее, слой диэлектрика, через который туннелируют электроны.

Новый кубит основан на эффекте квантового проскальзывания фазы – контролируемого периодического разрушения и восстановления сверхпроводимости в сверхтонкой (порядка 4 нм толщиной) нанопроволоке, которая в обычном состоянии имеет достаточно большое сопротивление.

Со слов профессора Устинова, перед исследователями стоит ещё много фундаментальных задач, которые связаны с изучением работы нового кубита. Но уже на данный момент ясно, что речь идет о кубитах, обладающих не меньшей, а может и большей функциональностью. Важно также и то, что новые кубиты более просты в изготовлении. На этом принципе возможно построен весь набор компонентов сверхпроводящей электроники.