Самый точный в мире квантовый компьютер на подходе: ученые получили ключевую "деталь"

Международная команда ученых сделала открытие, которое позволит создать стабильные квантовые компьютеры. Она опубликовала результаты своего исследования в журналах Nature и Science, передает сайт Phys.org.

Квантовые компьютеры могут изменить наш мир, поскольку способны выполнять сложные исследования гораздо быстрее традиционных полупроводниковых машин. Если обычные компьютеры используют электрические микросхемы, где информация кодируется только в двух состояниях (0 или 1), то квантовые задействуют кубиты, каждый из которых может иметь одновременно несколько значений.

Все это хорошо, вот только существующие на сегодняшний день платформы кубиты очень хрупкие и разрушаются от малейшего воздействия внешней среды: любой случайный атом или фотон прерывает вычисления. Решением проблемы могут стать отказоустойчивые кубиты, неуязвимые для внешних возмущений.

В своих статьях ученые во главе с сотрудниками Вашингтонского университета сообщили, что во время экспериментов с "чешуйками" полупроводниковых материалов толщиной всего один атом им удалось обнаружить признаки состояния "дробной квантовой аномалии Холла", при котором возникают энионы — "квазичастицы", имеющие лишь часть нормального заряда электрона. По словам исследователей, некоторые типы энионов подходят для создания "топологически защищенных" кубитов, выдерживающих небольшие воздействия окружающей среды.

Состояние дробной квантовой аномалии Холла связано с появлением экзотической материи, существующей в двумерных системах. В этом состоянии электрическая проводимость ограничена точными долями постоянной величины (константы), называемой "квантом проводимости". Обычно получение и поддержание такого эффекта требует сильных магнитных полей, что делает его невыгодным для применения в квантовых компьютерах, но ученые уверяют, что могут поддерживать его без магнитного поля.

Для удержания необычной фазы материи они построили искусственную решетку, уложив друг на друга под нужным углом две тонкие пластины полупроводникового материала дителлурида молибдена толщиной по одной молекуле. В итоге получилась "сотовая" ловушка для электронов. После охлаждения "чешуек" почти до абсолютного нуля в них возник собственный магнетизм, заменивший магнитное поле, необходимое для возникновения дробного квантового состояния Холла.

В будущем команда планирует получить особый вид "неабелевых энионов", которые можно использовать в качестве устойчивых кубитов. Они объяснили, что сплетение таких частиц друг с другом должно создавать запутанное квантовое состояние, когда информация "распределяется" по всей системе и не теряется при локальных возмущениях. Другими словами, с их помощью они надеются создать надежный квантовый компьютер, но работы предстоит еще много.

Ранее писали, что в Китае ученые собрали квантовый компьютер, который в 180 млн раз быстрее существующих суперкомпьютеров. Система Zuchongzhi содержит 66 кубитов.