Как стабилизировать квантовый компьютер с помощью "темного состояния"?

Исследователи Рочестерского университета совершили прорыв в квантовых вычислениях, впервые экспериментально доказав существование ядерно-спинового темного состояния. Это открытие может решить одну из главных проблем квантовых компьютеров – их крайнюю нестабильность.
Как стабилизировать квантовый компьютер с помощью "темного состояния"?
Изображение носит иллюстративный характер

Квантовые компьютеры обладают потенциалом выполнять сложнейшие вычисления, недоступные традиционным компьютерам. Однако их квантовые состояния очень хрупки и легко нарушаются под воздействием внешних помех, что существенно ограничивает их практическое применение.

Команда под руководством Джона Никола, доцента кафедры физики и астрономии Рочестерского университета, использовала квантовые точки – крошечные полупроводниковые частицы, способные захватывать отдельные электроны. В этих структурах спин электронов используется для хранения информации.

Ядерно-спиновое темное состояние представляет собой особое квантовое состояние, при котором ядро атома становится «невидимым» для внешнего мира. Это происходит, когда спины атомных ядер синхронизируются таким образом, что перестают мешать спину электрона. Исследователи сравнивают это с оркестром и солистом: когда оркестр (ядерные спины) играет синхронно, солист (спин электрона) может выступать без помех.

Для создания темного состояния ученые применили метод динамической ядерной поляризации, позволивший выровнять ядерные спины. Прямые измерения показали значительное снижение взаимодействия между спинами электронов и ядер.

Особенно важно, что открытие сделано в кремнии – материале, широко используемом в современной электронике. Это открывает путь к интеграции ядерно-спиновых темных состояний в будущие квантовые устройства.

Результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Physics, имеют широкие практические перспективы. Стабильность темных состояний может улучшить квантовые вычисления, квантовую память и квантовые датчики. Это приведет к созданию более точных систем медицинской визуализации и навигационных технологий.

«Подтверждение существования темного состояния и его свойств не только подтверждает десятилетия теоретических предсказаний, но и открывает путь к разработке более совершенных квантовых систем», – отмечает Джон Никол. Благодаря снижению шума квантовые устройства смогут хранить информацию дольше и выполнять вычисления с большей точностью.


Новое на сайте

20072Эффект красоты решает исход собеседования до первых слов 20069Как черта характера крадёт деньги на переговорах 20068Карточная игра против главной дисфункции команды 20066Фотосинтез в глазах мышей: возможно ли это без превращения в растение? 20065СПКЯ стало СПМЯ: почему переименование болезни, затрагивающей миллионы женщин, заняло так... 20064Почему великая пирамида Гизы пережила все землетрясения за 4500 лет 20063Генетика Homo erectus: что зубная эмаль рассказала о наших предках 20062Кости в бухте Эребус: что кости моряков Франклина рассказывают спустя полтора века 20061Крупнейший плавучий ветрогенератор в мире: Китай испытывает установку у берегов Шанхая 20060Карие глаза младенца стали индиго после лечения от COVID-19 20058Почему серебряная чаша с Афиной пролежала в немецком лесу две тысячи лет? 20057Дыра в атмосфере солнца: вспышка достигла пика и может зажечь полярное сияние 20056Динго возрастом 950 лет: кто и зачем кормил могилу животного сотни лет?
Ссылка