Физики создали бескомпромиссный горячий кубит
Исследователям квантовых компьютеров обычно приходится выбирать: сделать стабильный кубит или быстрый. Международная группа ученых нашла способ создать кубиты, избавленные от этой необходимости.
От квантовых компьютеров ожидают технологического прорыва — они должны перевести вычисления на качественно более высокие показатели по скорости и сложности решаемых задач. Основа квантового компьютера — квантовый бит, кубит. В отличие от обычного, он может принимать не только значения «0» и «1», но и находиться одновременно в обоих, в суперпозиции. Именно это свойство обещает новую эру в науке и технике.
Ученые создают кубиты разными способами из множества материалов, а работают эти устройства на целой плеяде физических принципов. У всех есть общая проблема: либо они долго находятся в нужном для вычислений состоянии когерентности, либо кубитом можно быстро управлять.
Обычно исследователям приходится выбирать между быстротой управления квантовым компьютером и стабильностью его «квантовости». Физики впервые смогли настроить квантовый кубит так, чтобы одновременно увеличить и скорость его работы, и время когерентности. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Команда под руководством профессора Доминика Цумбюля (Dominik Zumbühl) создала кубит из полупроводниковой нанопроволоки, состоящей из германия с тонким слоем кремния на поверхности. Ученые удаляли электрон с одного из энергетических уровней этой проволоки, что приводило к образованию «дырки», квазичастицы с положительным зарядом. Свойства образовавшейся дырки позволяют узнать, на каком из энергетических уровней она образовалась — «высоком» или «низком».
Для такой системы команда теоретиков несколько лет назад предсказала механизм, позволяющий ускорить управление кубитом и одновременно продлить его состояние когерентности. Он работает на основе спин-орбитального взаимодействия. При нем движущаяся заряженная частица — электрон или дырка — создает магнитное поле. Это поле связывается со спином той же частицы и влияет на ее энергию. Для дырок в твердых телах такой эффект силен и может регулироваться электрическим полем.
Ученые применили теорию к созданным нанопроволокам. Они прилагали электрическое напряжение к созданной системе и смогли так регулировать место рождения дырки. В зависимости от напряжения дырки появлялись на низком, более высоком энергетическом уровне или их комбинации. При определенном соотношении роли энергетических уровней в создании дырки возникает плато. В этой зоне попытка ускорить работу кубита наоборот его замедляет.
На этом плато внешние источники шумов гораздо меньше влияют на кубит, чем при обычном спин-орбитальном взаимодействии. Это значит, что квантовые состояния разрушаются медленнее, а время когерентности увеличивается.
«Нам удалось увеличить время когерентности нашего кубита в четыре раза и при этом сделать управление втрое быстрее. А вместо сверхнизких температур менее 100 милликельвин, обычно необходимых для работы кубитов, здесь достаточно сравнительно „теплых“ 1,5 кельвина. Это требует меньше энергии и позволяет обходиться без редкого изотопа гелия-3», — рассказал доктор Мигель Х. Карбальидо (Miguel J. Carballido), первый автор исследования.
Пока метод плато работает только в нанопроволоках этой группы. В них дырки могут двигаться лишь в одном пространственном измерении. Однако авторы научной работы надеются, что этот подход удастся применить и к двумерным полупроводникам, и к другим видам кубитов. Это станет важным шагом на пути к созданию более мощных квантовых компьютеров.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии