Токио, Япония – Исследовательская группа из Токийского медицинского и стоматологического университета (TMDU), RIKEN и Токийского университета продемонстрировала, как увеличить время жизни кубитов внутри квантовых компьютеров с помощью дополнительного «фильтрующего» кубита. Эта работа может помочь создать квантовые компьютеры с более высокой точностью, которые можно будет использовать в финансовых, криптографических и химических приложениях.
Квантовые компьютеры готовы оказать большое влияние на самые разные области, от интернет-безопасности до разработки лекарств.
Вместо того, чтобы ограничиваться двоичными 0 и 1 классических компьютеров, кубиты в квантовых компьютерах могут принимать значения, которые являются произвольной суперпозицией двух. Это позволяет квантовым компьютерам решать определенные проблемы, такие как взлом криптографических шифров, намного быстрее, чем современные машины.
Однако существует принципиальный компромисс между временем жизни суперпозиций кубитов и скоростью обработки. Это связано с тем, что кубиты должны быть тщательно защищены от взаимодействия с окружающей средой, иначе хрупкая суперпозиция вернется к единице или нулю в процессе, называемом декогеренцией. Чтобы отсрочить эту потерю квантовой точности, кубиты в квантовых компьютерах слабо связаны с линией управления, через которую подаются управляющие импульсы кубита. К сожалению, такая слабая связь ограничивает скорость выполнения вычислений.
Теперь команда из Токийского медицинского и стоматологического университета (TMDU) теоретически показывает, как соединение второго кубита-фильтра с линией управления может значительно снизить шум и спонтанные радиационные потери, которые приводят к декогеренции. Это позволяет соединениям быть прочными, что сокращает время цикла.
«В нашем решении кубит-фильтр действует как нелинейное зеркало, которое полностью отражает излучение кубита из-за деструктивной интерференции, но передает сильные управляющие импульсы из-за насыщения поглощения», – говорит первый автор Казуки Кошино.
Это исследование помогает создать будущее, в котором квантовые компьютеры можно будет найти в каждом бизнесе и исследовательской лаборатории.
Многие операционные исследовательские фирмы хотели бы использовать квантовые компьютеры для решения задач оптимизации, которые считались слишком сложными для обычных компьютеров, в то время как химики хотели бы использовать их для моделирования движения атомов внутри молекул.
"Квантовые компьютеры день ото дня улучшаются такими компаниями, как IBM и Google.
По мере того, как они становятся более быстрыми и надежными, они могут получить еще большее распространение ", – говорит старший автор Ясунобу Накамура.