Найден способ сделать квантовые состояния длительнее в десять тысяч раз — Naked Science
7 минут
Денис Гордеев

Найден способ сделать квантовые состояния длительнее в десять тысяч раз

5.8

Подход, разработанный американскими учеными, позволяет практически полностью изолировать квантовую систему от сторонних шумов.

Ученый из Чикагского университета тестирует новую методику
Ученый из Чикагского университета тестирует новую методику / University of Chicago

Использование квантовых технологий может дать человечеству новые, фантастические по нынешним меркам возможности — например, сверхмощные компьютеры или информационные сети, недоступные для взлома. Но чтобы это случилось, ученым сперва необходимо заставить квантовые системы оставаться в нужном состоянии дольше нескольких миллионных долей секунды.

Группа ученых из Притцкеровской школы молекулярного инжиниринга Чикагского университета заявила об открытии модификации, которая позволяет удерживать квантовые системы в “работоспособном состоянии” в 10 тысяч раз дольше, чем ранее. Статья об этом опубликована в издании Science. Свою методику ученые протестировали на определенном классе квантовых систем, так называемых твердотельных кубитах, — однако уверены, что она применима и к другим типам систем.

«Этот прорыв закладывает основу для <…> новых направлений исследований в квантовой науке, — говорит ведущий автор работы Дэвид Авшалом. — Широкая применимость этого открытия в сочетании с удивительно простой реализацией позволяет <…> влиять на многие аспекты квантовой инженерии».

Хрупкость квантовых состояний — главная и фундаментальная инженерная проблема, с которой квантовые физики сталкиваются в своих изысканиях. Они легко нарушаются даже минимальными вибрациями, сторонними электромагнитными полями или температурными колебаниями. Существует два основных подхода к решению этой проблемы: физическая изоляция квантовых устройств и применение стопроцентно чистых материалов для их создания. Однако первый способ очень сложен и громоздок, а второй — слишком дорог.

Авторы новой работы пошли третьим путем. «При нашем подходе мы не пытаемся устранить шум (сторонние физические влияния на систему. — Прим. ред.) в окружающей среде; вместо этого мы “обманываем” систему, заставляя ее действовать так, что она не испытывает шума», — говорит соавтор статьи Кевин Мьяо.

Команда авторов нового открытия / University of Chicago

В тандеме с обычными электромагнитными импульсами, используемыми для управления квантовыми системами, команда применила дополнительное непрерывное переменное магнитное поле. Благодаря тонкой настройке этого поля, ученые смогли управлять спинами электронов и «отключить» систему от внешнего шума. «Это как сидеть на карусели, когда вокруг вас кричат люди, — приводит аналогию Мьяо. — Когда конструкция неподвижна, вы всех прекрасно слышите, но если карусель быстро вращается, то фоновый шум становится размытым».

Такой подход позволил удерживать систему в нужном состоянии до 22 миллисекунд — на четыре порядка дольше, чем в системах без подобной модификации. Новая методика позволяет изолировать квантовые устройства от температурных флуктуаций, физических колебаний и электромагнитных шумов.

«Такая методика открывает путь к масштабируемости, — резюмирует Дэвид Авшалом. — Это должно сделать хранение квантовой информации в электронном спине действительно практичным. Более продолжительный период хранения даст возможность выполнять более сложные операции в квантовых компьютерах и позволит квантовой информации <…> перемещаться на большие расстояния в сетях».

Ранее мы сообщали о том, что в CERN одобрили проект строительства гигантского коллайдера длиной более 100 километров, а поведение нейтрино указало на возможное решение проблемы дефицита антиматерии во Вселенной.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 18:20
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно решению Арбитражного суда Амурской области, строительство стартового комплекса «Ангара» на Восточном должны приостановить. Напомним, стартовый стол создают под тяжелую ракету «Ангара-А5», которую хотят применить для испытаний космического корабля нового поколения.

Позавчера, 18:50
7 минут
Василий Парфенов

С момента появления систем автономного вождения многие задавались вопросом: а как они будут выглядеть в идентичных условия? К счастью, у нас наконец-то появилась возможность сравнить два самых известных автомобильных автопилота: системы разработки Tesla и Waymo — дочерней структуры Alphabet, владеющей Google. Машины проехали по одному маршруту, но сделали это совершенно по-разному, что весьма удивляет.

Вчера, 15:24
9 минут
Мария Азарова

По числу одобривших его использование стран российский препарат обогнал даже так называемого фаворита Запада — вакцину от Pfizer и BioNTech.

Позавчера, 18:20
5 минут
Илья Ведмеденко

Согласно решению Арбитражного суда Амурской области, строительство стартового комплекса «Ангара» на Восточном должны приостановить. Напомним, стартовый стол создают под тяжелую ракету «Ангара-А5», которую хотят применить для испытаний космического корабля нового поколения.

Позавчера, 18:50
7 минут
Василий Парфенов

С момента появления систем автономного вождения многие задавались вопросом: а как они будут выглядеть в идентичных условия? К счастью, у нас наконец-то появилась возможность сравнить два самых известных автомобильных автопилота: системы разработки Tesla и Waymo — дочерней структуры Alphabet, владеющей Google. Машины проехали по одному маршруту, но сделали это совершенно по-разному, что весьма удивляет.

Вчера, 15:24
9 минут
Мария Азарова

По числу одобривших его использование стран российский препарат обогнал даже так называемого фаворита Запада — вакцину от Pfizer и BioNTech.

26 февраля
10 минут
Василий Парфенов

Даже при разработке точнейших научных инструментов случаются разные технические сюрпризы — и хорошо, если приятные. К счастью, именно так вышло на этот раз. Ученые получили очередную порцию данных с космического аппарата Parker Solar Probe и здорово удивились. На сделанном в оптическом диапазоне снимке ночной стороны Венеры видны детали поверхности, обычно скрытые плотными облаками. Теперь предстоит решить загадку: либо камера оказалась чувствительна к инфракрасному диапазону излучения, либо случайно обнаружилось «окно» для наблюдений через атмосферу этой планеты.

21 февраля
20 минут
Василий Парфенов

Кого и что только ни успели уже обвинить в технологической катастрофе, которая произошла на этой неделе в США. Но эмоции плавно оседают, и начинают появляться первые результаты разбирательства. А они порой вызывают искреннее недоумение, честно говоря.

15 февраля
9 минут
Василий Парфенов

Новость, которую странно публиковать на серьезном научно-популярном портале, но от реальности не убежишь. Уфологи всего мира могут радоваться: американские военные официально признали, что изучали места крушения НЛО и в их распоряжении есть некие аномальные объекты, свойства которых выходят за рамки известных науке материалов.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: