РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Новый материал поможет защитить кубиты в квантовых компьютерах

Кубиты — основные элементы квантовых вычислительных устройств — очень неустойчивы, что ограничивает масштабирование таких установок. Ученые предложили использовать метод локализации многих тел для решения этой проблемы.
Новый материал поможет защитить кубиты в квантовых компьютерах
MIT

Хрупкость кубитов не позволяет создать из них мощные квантовые компьютеры. Новая технология может защитить эти структуры от помех извне при помощи эффекта «постоянного беспорядка»

Ученые по всему миру разрабатывают новое оборудование для квантовых компьютеров — вычислительных устройств, которые могут ускорить разработку лекарств, финансовое моделирование и прогнозирование погоды. Эти компьютеры используют для своей работы кубиты — элементы, которые могут находиться в состояниях «0», «1» или в их суперпозиции. Проблема в том, что состояния кубиты очень хрупкие — они распадаются при какой-либо помехе извне.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

В связи с этим физики стараются создать как можно более устойчивы к внешнему шуму кубиты. Исследователи из Массачусетского технологического института создали систему, содержащую чередующиеся слои полупроводников — арсенида алюминия и арсенида галлия. «Сэндвич» состоял из 600 слоев, каждый из которых был около 3 нанометров толщиной. Между слоями ученые расположили квантовые точки из арсенида эрбия диаметром 2 нанометра. 

Авторы создали три варианта структуры: совсем без квантовых точек, с квантовыми точками, занимающими 8% площади каждого слоя, и 25% площади слоя. Функция наночастиц в это случае заключалась в создании беспорядка в системе для перехода в состояние локализации многих тел. В этом состоянии объект, состоящий из многих сильно взаимодействующих тел, таких как атомы, никогда не достигает равновесия. Тепло, как и звук, состоит из коллективных атомных колебаний и может перемещаться волнами. Внутри объекта всегда есть такие тепловые волны. Но при определенной структуре материала тепловые волны могут попасть в ловушку, и внутри объекта будет постоянно наблюдаться неравновесное состояние.

Исследователи обнаружили, что когда созданная ими сверхрешетка с наноточками охлаждалась до 30 кельвинов, содержащиеся в ней фононы на определенных частотах оставались в неравновесном состоянии. Физикам еще предстоит доказать, что наблюдаемые явления обусловлены формированием именно фазы локализации многих тел. Если это удастся, можно будет использовать этот эффект для защиты кубитов от помех извне — тепловые волны при этом не разрушат хрупкие состояния и будут постепенно рассеиваться.

Загрузка статьи...