Случайная находка аспиранта изменила квантовые технологии

В мире квантовых технологий даже малейшая ошибка может сделать результаты вычислений бесполезными. Одна из ключевых проблем — исчезновение атомов-кубитов, которое нарушает работу квантовых компьютеров.

Фото: Wikimedia Commons by Pcharito, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/

Одно из первых изображений соударения ионов Pb, записанных детектором

Ученые из Университета Нью-Мексико впервые предложили практическое решение для обнаружения этих ошибок. Исследование опубликовано в журнале PRX Quantum.

Проблема квантовых кубитов

Кубиты в квантовых компьютерах удерживаются при экстремально низких температурах, близких к абсолютному нулю (-273°C). Однако любое повышение температуры может привести к тому, что атомы покидают систему. Эта проблема усугубляется по мере увеличения количества кубитов в будущем: с миллионами кубитов вероятность таких потерь вырастет экспоненциально.

"Без решения этой проблемы невозможно продолжать развитие технологии", — подчёркивает доктор Юань-Юй Джау, один из авторов исследования.

"Весы" для квантовых атомов

Исследователи предложили метод, который позволяет выявлять исчезновение атомов, не разрушая их квантовые состояния. Вместо прямого наблюдения, которое разрушает информацию, они используют сигналы от соседних атомов. Такой подход достиг точности 93,4%.

Этот прорыв стал результатом случайного наблюдения аспиранта Мэттью Чоу. Во время работы над кодом для анализа взаимодействий между атомами он заметил уникальный сигнал, указывающий на отсутствие одного из атомов.

"Я понял, что обнаружил нечто действительно полезное", — вспоминает Чоу.

Технология будущего

Метод был протестирован на множестве квантовых состояний, и ученые подтвердили его надежность. Теперь команда планирует адаптировать технологию для автоматического исправления ошибок, вызванных потерей атомов, что станет важным шагом для создания масштабируемых квантовых компьютеров.