Naukowcy z Laboratorium Narodowego Argonne Departamentu Energii USA (DOE) oraz Uniwersytetu w Chicago osiągnęli nowy rekord w utrzymywaniu bitów kwantowych (qubitów) w spójnym stanie kwantowym przez ponad pięć sekund. Badania, opublikowane w magazynie Science Advances, zostały okrzyknięte ważnym krokiem w kierunku osiągnięcia użytecznej pracy z komputerów kwantowych. Jest to ważny krok w stronę upragnionego momentu supremacji kwantów.
Węglik krzemu w komputerach kwantowych
Systemy obliczeń kwantowych są notorycznie trudne do utrzymania w stanie koherentnym. Krucha natura uporządkowanego chaosu jest taka, że informacja i połączenie qubitów (splątanie) zazwyczaj pogarsza się w skalach dużo mniejszych niż sekunda. Nowe badania przenoszą spójność obliczeń kwantowych do skali czasu odczuwalnej przez człowieka. Stosując technikę nazwaną odczytem pojedynczego strzału, naukowcy użyli precyzyjnych impulsów laserowych, aby dodać pojedyncze elektrony do qubitów.
Emitowane światło odzwierciedla brak lub obecność elektronu, i to z prawie 10 000 razy większym sygnałem. Przekształcając nasz kruchy stan kwantowy w stabilne ładunki elektroniczne, możemy mierzyć nasz stan dużo, dużo łatwiej. Dzięki temu wzmocnieniu sygnału możemy uzyskać wiarygodną odpowiedź za każdym razem, gdy sprawdzamy, w jakim stanie jest qubit. Ten typ pomiaru nazywany jest odczytem pojedynczego strzału, a dzięki niemu możemy odblokować wiele użytecznych technologii kwantowych.
— Wyjaśniła Elena Glen, zaangażowana w projekt studentka Uniwersystetu w Chicago.
Zobacz też: PKO Bank Polski bierze się za spoofing – dzwoniącego pracownika można będzie zweryfikować
Dodanie pojedynczych elektronów jest jak naciśnięcie przycisku reset w komputerze, ale dla stanów kwantowych. Eliminuje wszystkie wcześniej załadowane błędy (qubity są wrażliwe na wszelkie zewnętrzne zakłócenia), pozwalając spójnym stanom przetrwać dłuższy czas. Pomysł polega na połączeniu sfery kwantowej i elektronowej, a wybór materiału jest najważniejszy: badacze wykorzystali wrodzone możliwości węglika krzemu, który może działać w obu sferach.
Zasadniczo stworzyliśmy translator, który pozwala na konwersję ze stanów kwantowych do sfery elektronów, które są językiem klasycznej elektroniki, takiej jak ta w smartfonie. Chcemy stworzyć nową generację urządzeń, które będą czułe na pojedyncze elektrony, ale będą również gospodarzami stanów kwantowych. Węglik krzemu może robić obie te rzeczy i dlatego uważamy, że jest najlepszym wyborem.
— powiedział Chris Anderson z Uniwersytetu w Chicago, pierwszy autor pracy.
Źródło: Tomshardware