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.
Вчера, 11:18
2 минуты
Илья Ведмеденко

В России началось серийное производство нового автомата АДС. Его можно применять на суше и при проведении подводных операций.

Вчера, 12:37
3 минуты
Ольга Иванова

Ученые обнаружили, вероятно, самое древнее свидетельство нападения акулы на человека.

Вчера, 11:18
5 минут
Сергей Васильев

Ученые впервые напрямую исследовали работу магниточувствительных белков птиц, показав, что на внешнее поле они реагируют благодаря спиновым эффектам из квантовой механики.

19 июня
55 минут
Александр Березин

Два миллиона лет назад планета вошла в состояние крайне необычной неустойчивости. Раз за разом она стирала экосистемы Африки с лица земли, отчего наши предки снова и снова оказывались в сложном положении. Семьдесят тысяч лет назад их число сократилось в десять раз — ударил другой, совершенно неожиданный фактор. Пару сотен тысяч лет назад не только человечество, но вообще все наземные виды могли погибнуть от еще более разрушительной силы. 12,9 тысячи лет назад множество людей умерли и миллионы квадратных километров полностью выгорели из-за взрывов в атмосфере и огненного дождя. Как именно наш вид пережил все это?

19 июня
5 минут
Илья Ведмеденко

Снимки демонстрируют интерьер новой российской атомной многоцелевой субмарины — К-561 «Казань», принадлежащей к проекту 885М «Ясень-М».

21 июня
9 минут
Мария Азарова

Китайские ученые воспроизвели модель мужской беременности млекопитающих на лабораторных крысах: результаты оказались успешными лишь отчасти, но все равно показали, что в таких случаях эмбрионы могут развиваться нормально. Мировое сообщество восприняло эксперимент с ужасом.

9 июня
4 минуты
Ольга Иванова

Международная команда исследователей изучила геологию и условия существования самого большого моря в истории планеты — Паратетиса.

19 июня
55 минут
Александр Березин

Два миллиона лет назад планета вошла в состояние крайне необычной неустойчивости. Раз за разом она стирала экосистемы Африки с лица земли, отчего наши предки снова и снова оказывались в сложном положении. Семьдесят тысяч лет назад их число сократилось в десять раз — ударил другой, совершенно неожиданный фактор. Пару сотен тысяч лет назад не только человечество, но вообще все наземные виды могли погибнуть от еще более разрушительной силы. 12,9 тысячи лет назад множество людей умерли и миллионы квадратных километров полностью выгорели из-за взрывов в атмосфере и огненного дождя. Как именно наш вид пережил все это?

19 июня
5 минут
Илья Ведмеденко

Снимки демонстрируют интерьер новой российской атомной многоцелевой субмарины — К-561 «Казань», принадлежащей к проекту 885М «Ясень-М».

[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: