«Гигантские суператомы» могут решить главную проблему квантовых компьютеров

«Гигантские суператомы» могут стать ключом к созданию мощных и надёжных квантовых компьютеров. Автор: AI/ScienceDaily.com

Исследователи из Технологического университета Чалмерса в Швеции представили новую теоретическую конструкцию квантовых систем на основе так называемых «гигантских суператомов». Эта концепция предлагает свежий подход к защите, управлению и обмену квантовой информацией, потенциально приближая создание крупномасштабных квантовых компьютеров.

Основным препятствием для квантовых вычислений является декогеренция — потеря информации квантовыми битами (кубитами) из-за взаимодействия с окружающей средой.

Квантовые системы невероятно мощны, но и чрезвычайно хрупки. Ключ к их практическому использованию — научиться контролировать их взаимодействие с окружающей средой, — говорит Лэй Ду, постдокторант в области прикладных квантовых технологий в Чалмерсе.

Новая конструкция объединяет две ранее отдельные идеи: гигантские атомы и суператомы. Гигантский атом — это кубит, который взаимодействует со световыми или звуковыми волнами в нескольких пространственно разделённых точках. Это создаёт эффект «квантового эха», который помогает сохранять квантовую информацию и снижает декогеренцию.

Волны, покидающие одну точку связи, могут пройти через среду и вернуться, чтобы воздействовать на атом в другой точке — подобно тому, как вы слышите эхо своего голоса, прежде чем закончить говорить. Это самовоздействие приводит к полезным квантовым эффектам и придаёт системе своего рода память о прошлых взаимодействиях, — объясняет Антон Фриск Кокум, доцент прикладной квантовой физики в Чалмерсе.

Суператом же состоит из нескольких природных атомов, которые разделяют одно квантовое состояние и ведут себя как один большой атом. Их комбинация в «гигантский суператом» должна упростить создание сложных квантовых состояний, необходимых для квантовой связи, сетей и высокочувствительных измерений.

Гигантский суператом можно представить как множество гигантских атомов, работающих вместе как единое целое. Это позволяет хранить и контролировать квантовую информацию от нескольких кубитов в одном блоке, без необходимости во всё более сложной окружающей схемотехнике, — поясняет Лэй Ду.

Исследователи описали два способа соединения таких структур для полезных результатов: для передачи квантовых состояний без потерь и для распределения запутанности на большие расстояния. Эта работа открывает новые возможности для создания масштабируемых и надёжных квантовых систем.

Интересный факт: Гигантские атомы, создаваемые учёными, могут достигать размеров в несколько миллиметров, что делает их видимыми невооружённым глазом, при этом они полностью подчиняются законам квантовой механики.