Найточніший у світі квантовий комп'ютер на підході: вчені отримали ключову "деталь"

Міжнародна команда вчених зробила відкриття, яке дасть змогу створити стабільні квантові комп'ютери. Вона опублікувала результати свого дослідження в журналах Nature і Science, передає сайт Phys.org.

Квантові комп'ютери можуть змінити наш світ, оскільки здатні виконувати складні дослідження набагато швидше за традиційні напівпровідникові машини. Якщо звичайні комп'ютери використовують електричні мікросхеми, де інформація кодується лише у двох станах (0 або 1), то квантові задіють кубіти, кожен з яких може мати одночасно кілька значень.

Усе це добре, ось тільки наявні сьогодні платформи кубіти дуже крихкі і руйнуються від найменшого впливу зовнішнього середовища: будь-який випадковий атом або фотон перериває обчислення. Рішенням можуть стати відмовостійкі кубіти, невразливі для зовнішніх факторів.

У своїх статтях вчені на чолі зі співробітниками Вашингтонського університету повідомили, що під час експериментів з "лусочками" напівпровідникових матеріалів завтовшки лише один атом їм вдалося виявити ознаки стану "дробової квантової аномалії Холла", за якого виникають еніони — "квазічастинки", що мають лише частину нормального заряду електрона. За словами дослідників, деякі типи еніонів підходять для створення "топологічно захищених" кубітів, що витримують незначні впливи навколишнього середовища.

Стан дробової квантової аномалії Голла пов'язаний з появою екзотичної матерії, яка існує у двовимірних системах. У цьому стані електрична провідність обмежена точними частками постійної величини (константи), званої "квантом провідності". Зазвичай отримання і підтримання такого ефекту вимагає сильних магнітних полів, що робить його невигідним для застосування в квантових комп'ютерах, але вчені запевняють, що можуть підтримувати його без магнітного поля.

Для утримання незвичайної фази матерії вони побудували штучні грати, уклавши одна на одну під потрібним кутом дві тонкі пластини напівпровідникового матеріалу дителуриду молібдену товщиною по одному атому. У підсумку вийшла "стільникова" пастка для електронів. Після охолодження "лусочок" майже до абсолютного нуля в них виник власний магнетизм, який замінив магнітне поле, необхідне для виникнення дробового квантового стану Голла.

У майбутньому команда планує отримати особливий вид "неабелевих еніонів", які можна використовувати у ролі стійких кубітів. Вони пояснили, що сплетіння таких частинок одна з одною повинно створювати заплутаний квантовий стан, коли інформація "розподіляється" по всій системі і не втрачається при локальних збуреннях. Інакше кажучи, з їхньою допомогою вони сподіваються створити надійний квантовий комп'ютер, але роботи попереду ще багато.

Раніше писали, що в Китаї вчені зібрали квантовий комп'ютер, який у 180 млн разів швидший за наявні суперкомп'ютери. Система Zuchongzhi містить 66 кубітів.