Вчені розробили метод зчитування квантових кубітів без руйнування, точність до 99,85%

Новий метод зчитування кубітів

Як повідомляє НВ — Техно: Квантові процесори стануть простішими. Вчені знайшли спосіб читати кубіти без їх руйнування. Команда науковців на чолі з професором Жозе Карлосом Егуесом та Юйгуєм Яо розробила новий метод зчитування квантових кубітів, який дозволяє отримувати інформацію про квантовий стан з точністю до 99,85%. Цей метод використовує кубіт Андрєєва та надчутливий магнітометр sQUID, уникаючи необхідності застосування допоміжних кубітів-слуг, що спрощує конструкцію квантових процесорів.

Квантовий кубіт перебуває в суперпозиції станів нуля і одиниці одночасно. Зазвичай, спроба безпосереднього зчитування кубіта змінює його квантовий стан, що ускладнює процеси обчислень. Існуючий метод, що передбачає використання кубітів-слуг, включає перенесення інформації на допоміжні частинки для вимірювання, що ускладнює мікросхеми, збільшує кількість дротів і сповільнює обчислення.

Переваги нової методики

Нова методика передбачає використання кубіта Андрєєва, створеного у наноструктурі з арсеніду індію між двома надпровідниками. Цей кубіт генерує електричний надструм без зовнішньої напруги, а надструм пульсує самостійно завдяки квантовим хвилям, що створює макроскопічний сигнал. Значення квантового стану зашифровані у змінному надструмі, що включає пропорції нуля і одиниці, а також фазовий зсув.

Для безконтактного зчитування використовується надчутливий магнітометр sQUID, який фіксує коливання магнітного поля. Точність зчитування становить до 99,85% з урахуванням шумів, що є достатнім для сучасних протоколів виправлення квантових помилок.

"Це дивовижне явище." - професор Жозе Карлос Егуес

Професор Егуес також зазначив: "Якщо стрілка одного ледь помітно затремтить, сусідня стрілка відчує це поле, але не штовхне першу занадто сильно. Зв'язок настільки делікатний, що квантова суперпозиція не руйнується".

Дослідження опубліковане в журналі Physical Review B, що свідчить про значний внесок у розвиток квантових технологій. Нова розробка має потенціал для революції в галузі квантових обчислень, спрощуючи їхню конструкцію та підвищуючи ефективність.

Розробка нового методу зчитування кубітів відкриває нові перспективи для вдосконалення квантових обчислень, що можуть суттєво вплинути на різні сфери, від криптографії до матеріалознавства. Зменшення складності конструкцій квантових процесорів може призвести до доступніших технологій, які здатні обробляти інформацію швидше та ефективніше, що, в свою чергу, може прискорити розвиток квантових технологій у майбутньому.

Цей прорив у зчитуванні кубітів може мати значний вплив на подальші дослідження в галузі квантових технологій. Наприклад, нещодавно чіказькі вчені розробили метод для точного моделювання енергетичних втрат, що також може сприяти розвитку нових квантових систем. Це свідчить про активний прогрес у сфері квантових досліджень та їхній потенціал для практичного застосування.