• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
14.08.2020
Денис Гордеев
8 250

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
Вчера, 10:30
Сергей Васильев

Считается, что неандертальцы жили в коллективах максимум в пару десятков особей. Однако на их стоянках обнаруживают останки исключительно крупных животных, добыть и съесть которых можно только командой, насчитывающей сотни человек.

Позавчера, 10:49
Сергей Васильев

Американский стартап, занятый возвращением к жизни вымерших животных, объявил о начале работы с додо — почти легендарными птицами, которых люди перебили еще несколько веков назад.

Вчера, 13:32
Анна Новиковская

Международная группа астрономов из США и Новой Зеландии описала чрезвычайно редкий тип звездной системы, у которой есть все задатки в будущем стать сверхсильной килоновой.

Позавчера, 10:49
Сергей Васильев

Американский стартап, занятый возвращением к жизни вымерших животных, объявил о начале работы с додо — почти легендарными птицами, которых люди перебили еще несколько веков назад.

Вчера, 10:30
Сергей Васильев

Считается, что неандертальцы жили в коллективах максимум в пару десятков особей. Однако на их стоянках обнаруживают останки исключительно крупных животных, добыть и съесть которых можно только командой, насчитывающей сотни человек.

Позавчера, 07:55
Мария Азарова

Правильная интерпретация взаимодействий между кошками — важная составляющая благополучия проживающих в семьях животных. Однако многие владельцы все время сталкиваются с проблемой: как отличить игру питомцев от агонистического поведения?

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

5 января
Александра Медведева

Биологи показали, что нейронные сети гиппокампа, ответственные за пространственное восприятие, изменяются не линейным образом, а в соответствии с гиперболической геометрией. То есть мозг представляет пространство в форме расширяющихся песочных часов. Результаты исследования могут иметь значение для лучшего понимания различных нейродегенеративных расстройств.

[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: