Квантовые вычисления адаптировали к полной темноте

В эксперименте ученые сконструировали СВЧ-резонатор на основе сверхпроводящих квантовых интерферометров (SQUIDs). SQUIDs — сверхчувствительные магнитометры, которые используются для измерения очень слабых (до 10^-13 Тесла) магнитных полей. СВЧ-резонатор охлаждался до температуры, близкой к абсолютному нулю (-273,15 градусов по Цельсию): в таких условиях энергия теплого движения молекул и атомов также равняется нулю. Кроме того, подобные условия соответствуют полной темноте, где должны отсутствовать фотоны.

Вместе с тем измерения показали, что в квантовом вакууме происходят флуктуации, которые приводят к кратковременным фотонным «вспышкам». Затем авторы преобразовали флуктуации в фотоны микроволнового излучения различной частоты. Такие фотоны оказались связаны друг с другом и, в конечном счете, могут играть роль физической системы, реализующей кубиты, — разряды квантовых компьютеров. Кроме того, работа свидетельствует о том, что тьма в определенном смысле является чем-то большим, чем отсутствие света, отметили исследователи.

«Архитектура квантовых компьютеров развивается очень быстро. Мультичастотные микроволновые сигналы могут стать альтернативным подходом для реализации квантовых ворот с помощью последовательности квантовых измерений. Более того, фотоны, созданные в нашем резонаторе, образуют кубиты сами собой», — сообщил профессор Пертти Хаконен.

Он также добавил, что представленные результаты указывают на возможность использования различных частот излучения для квантовых вычислений. В случае СВЧ показатель составляет от 300 мегагерц до 300 гигагерц, тогда как в традиционных оптических системах для выполнения квантовых операций применяются импульсы с частотой от 5 до 10 гигагерц.