Ученые из разных стран преодолели трудности точного управления кремниевыми спиновыми кубитами, делая квантовые компьютеры реальностью

Квантовые технологии на новом уровне

Как сообщает НВ — Техно: Международный коллектив исследователей разработал решение проблемы снижения точности при одновременном управлении кремниевыми спиновыми кубитами. Это важное достижение значительно приближает создание масштабируемых и практичных квантовых компьютеров. Ученые из Центра изучения явлений в материи при институте RIKEN совместно с партнерами создали метод, который компенсирует ошибки, возникающие при параллельной работе кубитов. Результаты их работы опубликованы в журнале Nature Physics.

Тонкости кремниевых спиновых кубитов

Спиновые кубиты на базе кремния, изготовленные с использованием стандартных полупроводниковых технологий, хранят информацию посредством спина отдельных электронов в кремниевой решётке. Тем не менее, одновременная работа нескольких кубитов сопровождается эффектом смещения Штарка под влиянием переменного тока, что приводит к фазовым сдвигам и ухудшению точности. Новаторская система калибровки, основанная на попарном подходе, позволяет избежать необходимости индивидуальной настройки каждой комбинации кубитов.

Проведённые тесты показали, что при отдельном измерении пяти кубитов точность взаимодействий превышала 99,99%, при этом максимальное значение достигало 99,999%. Даже при одновременной активации трёх кубитов точность сохранялась выше 99,99%. При использовании всех пяти кубитов одновременно она составляла около 99,9%. Однако полностью исключить ошибки сложно из-за декогеренции, вызванной интенсивным микроволновым излучением.

Данные результаты демонстрируют перспективность применения общих линий управления для создания масштабируемых квантовых процессоров с высокой устойчивостью к ошибкам. Такая разработка открывает новые горизонты в развитии квантовых технологий и приближает их практическое использование.

Это открытие является важным этапом в эволюции квантовых вычислений, поскольку решение проблемы точности параллельного управления кубитами расширяет возможности создания более мощных и надёжных квантовых машин.

С учётом стремительного прогресса в этой сфере, будущие исследования могут привести к значительным инновациям в области применения квантовых вычислений, включая криптографию, материаловедение и искусственный интеллект, что особенно актуально для России и других стран с развивающейся IT-инфраструктурой.

В то время как ученые продолжают совершенствовать методы управления квантовыми кубитами, важным шагом вперед стало создание способа считывания кубитов с высокой точностью без их повреждения. Этот подход может значительно улучшить стабильность и надежность квантовых вычислений, что в свою очередь поддерживает развитие надежных квантовых технологий.