Фізики створили новий іонний кубіт, що володіє найкращими характеристиками на сьогоднішній день

May 29 7:00 2020 Друк цієї статті

Розроблені вченими методи і технології можуть в найближчому часі в буквальному сенсі зробити революцію в справі проектування та спорудження реальних квантових комп'ютерів, здатних демонструвати квантове перевагу на більш широкому колі завдань, ніж подібні комп'ютери, існуючі на сьогоднішній день.

Існуючі квантові комп'ютери поки ще можна віднести до проміжного класу "галасливих" квантових пристроїв, які дуже чутливі до виникаючих в процесі їх роботи помилок. Кубіти, використовувані в цих комп'ютерах, забезпечують рівень помилок близько 1 відсотка. Це здається, на перший погляд, небагато, але з таким рівнем помилок система, що складається з 100 кубітів, приміром, буде видавати неправильні результати в 63 відсотках випадків, що суттєво знижує її ефективність.

Для вирішення описаної вище проблеми дослідники з Каліфорнійського університету розробили новий кубіт, що складається з охолодженого лазерним світлом іона радіоактивного ізотопу барію Ba (133). Цей ізотоп був обраний не випадково, його власна резонансна частота знаходиться в певному ділянці мікрохвильового діапазону, найбільш підходящого для організації операцій зчитування і запису квантової інформації (state preparation and measurement, SPAM) в цей кубіт.

У результаті всіх прийнятих захисних заходів та використання інноваційних рішень (подвійне лазерне охолодження світлом з довжинами хвиль у 493 і 650 нм) новий іонний кубіт демонструє рівень SPAM-помилок близько 0.03 відсотка, набагато нижче рівня будь-яких інших видів кубітів, створених на поточний момент часу. Це досить наочно демонструє наведений вище графік, на якому синім кольором показані фотони, за допомогою яких здійснюється операція "читання" кубіта, що містять помилкові результати, а жовтим - фотони, що містять правильну інформацію. І для порівняння, в маленькому додатковому віконці цього ж графіка представлений аналогічний графік меншого масштабу, що демонструє співвідношення помилкових і правильних результатів для кубітів іншого типу.

І у висновку слід зазначити, що створення нового типу кубітів вченими з Каліфорнійського університету повинно вплинути буквально на кожну область квантових інформаційних технологій. Ці кубіти, як вже згадувалося раніше, здатні забезпечити "революційний переворот" у справі організації квантових комунікаційних мереж, в хронометрических технологіях, технологіях вимірювань деяких фізичних величин та параметрів і в багатьох інших областях.