Физика

«Гигантские атомы» помогли уменьшить погрешность квантовых вычислений

Jennifer Chu/MIT

Исследователи из Массачусетского технологического института создали искусственные «гигантские атомы» из сверхпроводящих кубитов и поместили их в один волновод. Такая архитектура позволила уменьшить погрешность квантовых вычислений и ускорить передачу квантовой информации между процессорами. Статья ученых опубликована в журнале Nature.

До сих пор небольшие квантовые процессоры успешно выполняли задачи в несколько раз быстрее классических. Однако передачу квантовой информации между разными частями процессора было трудно контролировать. В классических компьютерах этот процесс осуществляется с помощью проводящих элементов. Однако в квантовом компьютере информацию нельзя передать таким образом. Поэтому требуются принципиально новые стратегии для одновременной обработки и передачи квантовой информации в процессоре.

Одна из главных проблем масштабирования квантовых компьютеров заключается в том, чтобы квантовые биты в системе могли взаимодействовать, даже когда находятся на удалении друг от друга. Чтобы решить эту проблему, американские физики решили соединить два сверхпроводящих кубита с разными точками электромагнитного волновода. Таким образом исследователи научились регулировать силу взаимодействия кубит — волновод, чтобы защитить хрупкие квантовые биты от декогеренции во время выполнения вычислений.

Новая система, по словам исследователей, представляет собой новый тип взаимодействия света и материи. В отличие от моделей, в которых атомы рассматриваются как точечные объекты, размер которых меньше длины волны излучения, с которым они взаимодействуют, сверхпроводящие кубиты являются своего рода большими электрическими цепями. Соединяясь с волноводом, они создают структуру, размер которой сопоставим с длиной волны микроволнового излучения, с которым происходит взаимодействие.

Гигантский атом излучает микроволновые фотоны в нескольких местах волновода, так что они начинают интерферировать друг с другом. Этот процесс можно настроить так, чтобы при стороннем вмешательстве информация, передаваемая с помощью излучения, становилась недоступной для прочтений. Кроме того, даже когда гигантский атом не излучает фотоны, множество кубитов вдоль волновода все еще способны взаимодействовать друг с другом и выполнять вычислительные операции.

На всем протяжении волновода кубиты остаются прочно связанными с ним, но квантовая интерференция исключает воздействие на них со стороны волновода и защищает от декогеренции. Это позволяет новой системе выполнять одно- и двухкубитные вычисления с высокой точностью — до 94%.

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