Физика

Для создания декогерентности в кубитах оказалось достаточно фонового излучения

Christine Daniloff/MIT

Физики Массачусетского технологического института вместе с коллегами выяснили, что фоновое излучение радиоактивных элементов в бетонных стенах и космические лучи могут стать причиной возникновения декогерентности в кубитах. Об этом ученые рассказали в статье журнала Nature.

Кубиты — логические элементы квантовых компьютеров — представляют собой когерентные системы, позволяющие обрабатывать квантовую информацию. Каждый кубит может находиться в состояниях, аналогичных нулю и единице, а также — в их суперпозиции. Это позволяет проводить на кубитах параллельные вычисления и делает квантовые компьютеры на порядок мощнее обычных.

Однако одна из главных проблем кубитов — стабильность их состояний. Из-за явления декогерентности состояния кубитов могут разрушаться и система теряет всю заложенную в нее информацию. Сверхпроводящие кубиты — одна из лучших на сегодня технологий, с помощью которой квантовая система может оставаться стабильной примерно 200 микросекунд. Это заметное улучшение по сравнению с первыми кубитными технологиями в 1999 году, которые могли сохранять стабильность кубитов менее наносекунды.

Теперь исследователи показали, что одним из факторов, влияющих на декогерентность квантовых систем, является фоновое излучение радиоактивных элементов и космические лучи. Это значит, что для увеличения времени стабильности кубитов физиков в будущем потребуется как можно лучше экранировать вычислительную систему от этих воздействий.

Существует множество источников излучения, которые могут дестабилизировать кубит, таких как флуктуации магнитных и электрических полей, тепло и даже интерференция в кубитах. Ученые давно подозревали, что даже низкоинтенсивное коротковолновое излучение может оказывать подобный дестабилизирующий эффект на кубиты.

Чтобы проверить это на практике, исследователи помещали сверхпроводящие кубиты рядом с медной пластиной, на которую направляли поток нейтронов. В результате в пластине накапливался нестабильный изотоп медь-64, который при распаде излучает низкоинтенсивные гамма-кванты. Оказалось, что при таком облучении кубит распадается достаточно быстро. После этого физики окружили криостат с квантовыми битами свинцовой стеной толщиной 10 сантиметров. В результате время релаксации кубита увеличилось на 18%, однако эффекты от фонового излучения остались.

Новая работа показывает факторы, которые необходимо учесть при создании будущих квантовых систем. Дальнейшее описание физических свойств кубитов позволит создать вычислительные системы со стабильными логическими и элементами.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.