Создание компьютеров c «котами Шредингера» внутри оказалось реальным

Создание компьютеров c «котами Шредингера» внутри оказалось реальным

Ученые Школы молекулярной инженерии имени Притцкера при Чикагском университете (США) нашли способ в 10 тысяч раз продлить время существования квантовых состояний, необходимых для работоспособного квантового компьютера. По мнению физиков, исследование совершит революцию в области квантовых вычислений и коммуникаций. Статья с результатами работы опубликована в журнале Science, кратко об этом сообщается в пресс-релизе на Phys.org.

С помощью нового подхода специалистам удалось поддерживать систему электронных спинов в когерентном состоянии до рекордных 22 миллисекунд. Это на четыре порядка выше, чем без модификации, и намного дольше, чем у любой другой ранее описанной системы электронных спинов. По словам ученых, это позволит увеличить время хранения информации внутри системы из кубитов, совершать более сложные операции в квантовых компьютеров и передавать информацию на большое расстояние в сетях.

Декогеренция представляет собой нежелательное явление, препятствующее физической реализации кубитов (квантовых битов). В квантовых технологиях кубиты могут быть основаны на спине электронов, который может быть ориентирован «вверх» или «вниз». Важную роль для квантовых вычислений играет когерентная суперпозиция, когда кубит находится в состоянии «вверх» и «вниз» одновременно, что делает его похожим на кота Шредингера в знаменитом мысленном эксперименте. Это позволяет кубиту содержать больше информации, чем может вмещать классический бит, способный принимать лишь одно из состояний — «0» или «1».

Для создания твердотельных кубитов используются кристаллы карбида кремния и алмазы. Состоянием электронов управляют с помощью внешних электромагнитных полей, однако именно в них возникает «шум», способствующей декогеренции и разрушению кубита. Кристалл может содержать парамагнитные примеси и изотопы с ненулевым ядерным спином, порождающие флуктуации во внешнем электромагнитном поле, которые, в свою очередь, серьезно ограничивают время существования когеренции до микросекунд. Для существования работоспособной квантовой системы, которая может хранить информацию и позволяет манипулировать ею, кубит должен находиться в когерентной суперпозиции хотя бы несколько десятков миллисекунд.

Для борьбы с декогеренцией ученые пытаются изолировать квантовую систему от шума или создать чистые кристаллы, однако эти методы сложные и дорогостоящие. В новой работе исследователи вместе с обычными электромагнитными импульсами применили источник непрерывного переменного магнитного поля. С помощью микроволн удалось добиться быстрых спиновых переходов, устойчивых к внешним возмущениям.

Ученые считают, что их метод применим и в других типах квантовых систем, таких как сверхпроводящие квантовые биты и молекулярные квантовые системы.


Похожие новости
В NASA создали прочный материал на основе карбида кремния для двигателей авиации будущего 25 дек. 2017 г.

В NASA создали прочный материал на основе карбида кремния для двигателей авиации будущего

Ученые исследовательского национального управления по аэронавтике NASA создали супер-прочный материал на основе карбида кремния для двигателей авиации нового поколения. По словам экспертов, уникальный состав оказался прочнее стали и может выдерживать...

дальше...

Toyota построила гибрид с карбидом кремния 30 янв. 2015 г.

Toyota построила гибрид с карбидом кремния

Toyota Camry Hybrid SiC. Фото ToyotaКомпания Toyota представила прототип седана Camry, оснащенный гибридной силовой установкой с новыми полупроводниками на основе карбида кремния (или карборунда). Они, как утверждают представители производителя, помогут...

дальше...

Ученые изобрели «вечную» батарейку из алмазов и ядерных отходов 29 нояб. 2016 г.

Ученые изобрели «вечную» батарейку из алмазов и ядерных отходов

Побочным эффектом работы атомных электростанций являются значительные объемы радиоактивных отходов, которые необходимо хранить или утилизировать, затрачивая немалые ресурсы. Группа физиков и химиков из Университета Бристоля предложила относительно простой...

дальше...

Ученые получили изображение кота Шредингера 28 авг. 2014 г.

Ученые получили изображение кота Шредингера

Все те, кто хотя бы раз слышал о квантовой механике, наверняка слышали историю о коте Шредингера: мысленный эксперимент австрийского физика-теоретика Эрвина Шрёдингера, где кот, оставленный в коробке с опасным радиоактивным веществом, одновременно может...

дальше...

Теллурид кремния — второй после графена кандидат в «материалы будущего» 13 апр. 2015 г.

Теллурид кремния — второй после графена кандидат в «материалы будущего»

Кремний является самым распространённым элементом на Земле. Его соединение с теллуром, называемое теллуридом кремния, было открыто в 60-х годах прошлого века — первооткрыватели описали свойства соединения как полупроводникового материала и забыли о нём...

дальше...

Солнечная система оказалась фабрикой тяжелых изотопов 05 марта 2016 г.

Солнечная система оказалась фабрикой тяжелых изотопов

«Любопытная Мари»Ученые доказали, что на ранних этапах формирования Солнечной системы в ней производились тяжелые химические изотопы, в частности, кюрий-247. Результаты исследования авторов опубликованы в журнале Science Advances.Геохимики изучили метеоритный...

дальше...

Попробуй распутать: химики завязали самый тугой молекулярный узел в мире 13 янв. 2017 г.

Попробуй распутать: химики завязали самый тугой молекулярный узел в мире

Распутать туго смотанный узел из шнурков – уже достаточно трудная задача, но распутать молекулярный узел, созданный учёными из Манчестерского университета, покажется и вовсе невыполнимой миссией. Новый узел размером примерно в 20 нанометров в длину. И...

дальше...

Физики получили «крупного» кота Шредингера 27 мая 2016 г.

Физики получили «крупного» кота Шредингера

Физики из США и Франции в новом эксперименте показали, что кот Шредингера может быть живым и мертвым одновременно. Ученые, по их словам, впервые на макроскопическом уровне добились согласованного во времени протекания квантовых процессов. Посвященное...

дальше...

Последние новости

Новости на сегодня 07 мая 2021 г.