Ученые ускорили квантовые вычисления с помощью связи света и материи

Исследователи Массачусетского технологического института сделали важный шаг к ускорению квантовых вычислений. Они разработали уникальную схему, в которой достигнута рекордно сильная связь между фотонами (частицами света) и искусственными атомами - основными элементами квантовых компьютеров. Работа опубликована в журнале Nature Communications (NatCom), передает Day.Az со ссылкой на Gazeta.ru.

Квантовые компьютеры будущего смогут моделировать новые материалы, улучшать алгоритмы машинного обучения и решать задачи, недоступные обычным машинам. Но чтобы такие возможности стали реальностью, квантовые операции должны выполняться чрезвычайно быстро - иначе ошибки будут накапливаться и снижать точность результатов.

Команда, возглавляемая доктором Юфэном Брайтом Е, создала специальный квантовый соединитель - quarton coupler. Это сверхпроводящий элемент, который усиливает взаимодействие между квантовыми битами (кубитами) и светом. В новой архитектуре сила связи оказалась примерно в 10 раз выше, чем в предыдущих экспериментах. Такой прирост может означать, что квантовые операции, включая считывание информации, можно будет проводить за несколько наносекунд.

"Обычно измерения между этапами коррекции ошибок занимают слишком много времени. Наша разработка может устранить эту проблему и приблизить нас к эпохе по-настоящему устойчивых квантовых вычислений", - пояснил Е.

Устройство соединяет два сверхпроводящих кубита на чипе, один из которых играет роль "резонатора", а другой - "искусственного атома", хранящего информацию. Между ними происходит обмен фотонами - частицами микроволнового света, несущими квантовую информацию.

Результаты также показали рекордно сильную связь между двумя кубитами - это важно для выполнения логических операций в квантовом компьютере.

Хотя работа носит пока фундаментальный характер, она открывает перспективы для создания сверхбыстрого считывания и обработки информации. Это особенно важно, поскольку кубиты "живут" ограниченное время - чем быстрее проходит вычисление, тем больше операций можно выполнить до разрушения квантового состояния.