Ученые наконец смогли решить самую большую проблему квантовых вычислений

Ученые Технологического университета Чалмерса представили новую концепцию квантовых систем - так называемые "гигантские суператомы". По их словам, такой подход может помочь решить одну из главных проблем квантовых компьютеров и приблизить создание полноценных квантовых устройств. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters (PRL), передает Day.Az со ссылкой на Gazeta.ru.

Квантовые компьютеры считаются перспективной технологией, способной радикально ускорить разработку лекарств, взлом сложных шифров и решение задач, недоступных классическим машинам. Однако их развитие сдерживает фундаментальная проблема - декогеренция. Это процесс, при котором квантовые биты (кубиты) теряют информацию из-за взаимодействия с окружающей средой.

"Квантовые системы чрезвычайно мощные, но при этом крайне хрупкие. Ключевая задача - научиться управлять их взаимодействием с окружающей средой", - объяснил один из авторов работы Лэй Ду.

Новая концепция объединяет два известных подхода - "гигантские атомы" и "суператомы". Гигантские атомы - это искусственные квантовые системы, которые могут взаимодействовать с окружающей средой сразу в нескольких точках. Это позволяет им частично "запоминать" свои прошлые состояния и снижать потери информации. Суператомы, в свою очередь, представляют собой группу обычных атомов, объединенных в единую квантовую систему, которая ведет себя как один объект.

Объединив эти идеи, ученые получили "гигантский суператом" - систему, которая может хранить и обрабатывать квантовую информацию сразу от нескольких кубитов, оставаясь устойчивой к внешним помехам.

Одна из ключевых задач квантовых технологий - создание запутанных состояний, при которых несколько кубитов работают как единое целое. Именно это позволяет квантовым компьютерам достигать высокой вычислительной мощности.

Однако в реальных условиях такие состояния легко разрушаются. Новая архитектура, по словам авторов, позволяет поддерживать запутанность и передавать квантовую информацию без потерь.

"Гигантские суператомы открывают совершенно новые возможности управления квантовой информацией", - отметила соавтор работы Янине Шплеттштессер.

Исследователи предложили сразу несколько схем работы таких систем. В одной из них суператомы могут обмениваться квантовыми состояниями без потери информации. В другой - передавать сигналы на большие расстояния, сохраняя синхронность.

По словам ученых, следующий этап - переход от теории к экспериментальной реализации. В перспективе такие системы могут стать основой для гибридных квантовых технологий, где разные типы устройств работают вместе.