• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
14.08.2020
Денис Гордеев
8 127

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.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 13:24
Алиса Гаджиева

Новое исследование проливает свет не только на происхождение коренного населения Уругвая, но и на разнообразие путей заселения Южной Америки.

18 мая
НИУ ВШЭ

В рамках международного проекта при участии Роскосмоса и Европейского космического агентства ученые впервые проанализировали данные, полученные с помощью диффузионной магнитно-резонансной томографии с трактографией головного мозга космонавтов. Исследователи увидели существенные изменения в связях между различными отделами головного мозга, причем некоторые изменения сохранялись даже спустя семь месяцев после возвращения на Землю.

18 мая
Анна Новиковская

Ученые обнаружили крошечные пузырьки в кристаллах каменной соли возрастом 830 миллионов лет, в которых сохранились следы органических веществ — и, возможно, древнейших бактерий и водорослей. Способна ли соль действительно сохранять живые объекты на протяжении сотен миллионов лет? Либо мы принимаем желаемое за действительное?

14 мая
Василий Парфенов

Космическую компанию Илона Маска в шутку иногда называют пиротехнической — так часто ее изделия взрываются во время испытаний. Пара свежих инцидентов на тестовом полигоне в городе Макгрегор лишь подтверждают эту славу. Не успели фанаты космонавтики наладить онлайн-трансляцию из этой локации, как запечатлели сразу два взрыва подряд с промежутком всего в десятки часов.

18 мая
НИУ ВШЭ

В рамках международного проекта при участии Роскосмоса и Европейского космического агентства ученые впервые проанализировали данные, полученные с помощью диффузионной магнитно-резонансной томографии с трактографией головного мозга космонавтов. Исследователи увидели существенные изменения в связях между различными отделами головного мозга, причем некоторые изменения сохранялись даже спустя семь месяцев после возвращения на Землю.

17 мая
Ольга Иванова

Исследование ученых из Германии и США показало, что принятие определенных поз помогает справиться с чувством неуверенности.

21 апреля
Александр Березин

Местные чиновники пытаются переложить ответственность за случившееся на резкое уменьшение турпотока из-за коронавируса, но цифры показывают, что ключевая проблема совсем в другом. В 2019 году на выборах в этой стране победил президент — сторонник модных зеленых идей. Вскоре там запретили продажу минеральных удобрений и двинулись к «устойчивому сельскому хозяйству». Как именно популярные «органические» идеи повлияли на еще не так давно быстро растущую местную экономику? И почему уроки шри-ланкийской трагедии могут пригодиться даже Западу и России?

26 апреля
Василий Парфенов

Крупнейшие патентные ведомства мира десятилетиями или веками принципиально игнорируют любые конструкции, нарушающие начала термодинамики. С точки зрения здравого смысла это хорошо, но конспирологи и гении-самоучки считают иначе. По их мнению, такая политика стала результатом заговора (подставьте сюда любое вымышленное или не очень секретное общество либо лобби). Что ж, похоже, Роспатент встал на их сторону.

27 апреля
Александра Медведева

С помощью GPS-трекинга ученые проследили за перемещениями целой популяции домашних кошек в небольшом норвежском городке. Оказалось, питомцы редко уходят от дома далее 50 метров и почти не совершают длительных прогулок.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: