Инновационное подавление декогеренции

Исследование демонстрирует значительный прогресс в снижении декогеренции в сверхпроводящих квантовых процессорах на базе квидитов, где используются многоуровневые квантовые системы вместо традиционных кубитов.
Инновационное подавление декогеренции
Изображение носит иллюстративный характер

Квантовые вычислительные системы, основанные на принципах квантовой механики, открывают новые возможности для решения сложных задач оптимизации и моделирования. В отличие от кубитов, способных хранить два состояния, квидиты обеспечивают возможность представления нескольких состояний, что позволяет повысить эффективность вычислений, несмотря на возросшую чувствительность к внешнему воздействию.

Декогеренция, выражающаяся в утрате квантовой информации из-за нежелательных взаимодействий с окружающей средой, остаётся критической проблемой квантовой физики. Снижение её влияния является ключевой задачей для создания надежных квантовых устройств, что стимулирует применение инновационных методов защиты квантовых состояний.

Новые протоколы динамического декуплирования, разработанные исследователями из Университета Южной Калифорнии (USC) и Калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley), базируются на методах, зародившихся с эксперимента эхо-спинов, проведённого Эрвином Ханом в 1950 году. Эти протоколы позволяют компенсировать нежелательное взаимодействие, используя последовательности импульсных воздействий, эффективно подавляющие системно-средовые помехи.

Процедуры были экспериментально проверены на сверхпроводящем транзмоновом процессоре, что подтвердило эффективность предложенных методов для защиты многоуровневых квантовых систем. Последовательности импульсов разработаны с учётом общих воздействий на всё гильбертово пространство, что существенно снижает ошибки без увеличения числа квантовых элементов.

Даниэль Лидар отметил: «Многоуровневые квантовые системы, или квидиты, обладают нераскрытым потенциалом для улучшения обработки квантовой информации и квантового моделирования». Это утверждение подчёркивает вызовы, связанные с более сложными взаимодействиями между системой и окружающей средой, а также с перекрёстными квантовыми эффектами, характерными для квидитов.

Сотрудничество между исследовательскими группами началось после встречи в марте 2024 года, когда объединение теоретических и экспериментальных подходов позволило добиться значимого результата в минимизации влияния декогеренции при сохранении оптимального ресурсного баланса. Протоколы не требуют дополнительных квантовых элементов, что является важным преимуществом для практической реализации.

Разработанные методы динамического декуплирования перспективны для применения в других многоуровневых системах, способствуя сокращению разрыва между кубитовыми и квидитовыми подходами в вопросах квантовой коррекции ошибок. Возможны применения в моделировании физических систем с естественной многоуровневостью, например, при симуляции нейтрино с тремя состояниями и исследованиях в рамках теорий решёток.

Публикация результатов в журнале Physical Review Letters подтверждает значимость данного вклада, в основе которого стоят усилия Даниэля Лидара, Ирфана Сиддики и членов их команд, направленные на повышение надёжности и практической применимости квантовых вычислительных систем.


Новое на сайте

19521Банковский троян VENON на Rust атакует Бразилию с помощью девяти техник обхода защиты 19520Бонобо агрессивны не меньше шимпанзе, но всё решают самки 19519Почему 600-килограммовый зонд NASA падает на Землю из-за солнечной активности? 19518«Липовый календарь»: как расписание превращает работников в расходный материал 19517Вредоносные Rust-пакеты и ИИ-бот крадут секреты разработчиков через CI/CD-пайплайны 19516Как хакеры за 72 часа превратили npm-пакет в ключ от целого облака AWS 19515Как WebDAV-диск и поддельная капча помогают обойти антивирус? 19514Могут ли простые числа скрываться внутри чёрных дыр? 19513Метеорит пробил крышу дома в Германии — откуда взялся огненный шар над Европой? 19512Уязвимости LeakyLooker в Google Looker Studio открывали доступ к чужим базам данных 19511Почему тысячи серверов оказываются открытой дверью для хакеров, хотя могли бы ею не быть? 19510Как исследователи за четыре минуты заставили ИИ-браузер Perplexity Comet попасться на... 19509Может ли женщина без влагалища и шейки матки зачать ребёнка естественным путём? 19508Зачем учёные из Вены создали QR-код, который невозможно увидеть без электронного... 19507Девять уязвимостей CrackArmor позволяют получить root-доступ через модуль безопасности...
Ссылка