Впервые в истории с майорановских кубитов удалось считать информацию

Физики совершили важный прорыв в гонке за создание надежных квантовых компьютеров: им впервые удалось сделать читаемыми так называемые майорановские кубиты.

Светлана ЛевченкоАвтор новостей

Майорановские кубиты считаются одними из самых перспективных кандидатов для квантовых вычислений, но до сих пор они оставались буквально неуловимыми. Главное преимущество этих частиц — необычный способ хранения информации.

«Топологические кубиты — это словно сейфы для квантовой информации, — объясняет соавтор нового исследования, специалист Испанского национального исследовательского совета Рамон Агуадо. — Только вместо того, чтобы хранить данные в конкретном месте, они распределяют их нелокально между парой особых состояний, известных как майорановские нулевые моды».

Именно это свойство делает такие кубиты ценными: они устойчивы к локальным помехам, которые обычно разрушают квантовую информацию. Чтобы повредить хранящиеся на майонаровских кубитах данные, сбой должен затронуть систему целиком. Однако это же достоинство превратилось в главную экспериментальную проблему. «Как прочитать или обнаружить свойство, которое не находится ни в какой конкретной точке?» — формулирует парадокс Агуадо.

Для решения этой задачи международная команда физиков создала модульную наноструктуру, собранную из маленьких элементов по примеру конструктора Лего. Она называется минимальной цепочкой Китаева и состоит из двух полупроводниковых квантовых точек, связанных через сверхпроводник. Такой подход позволяет создавать майорановские моды контролируемо, а не действовать вслепую с комбинацией материалов.

Затем ученые применили новую технику — измерение квантовой емкости. Она действует как глобальный зонд, чувствительный к общему состоянию системы. С ее помощью впервые удалось в реальном времени и за одно измерение определить, является ли нелокальное квантовое состояние четным или нечетным — то есть «заполненным» или «пустым». Это и есть основа кубита.

«Эксперимент подтвердил уже известным нам принцип защиты: локальные измерения заряда слепы к этой информации, а глобальный зонд ясно ее выявляет», — отмечает соавтор работы Горм Стеффенсен. Еще одним важным результатом стало наблюдение случайных скачков четности, что позволило измерить время когерентности — оно превысило одну миллисекунду. Это многообещающий показатель для будущих операций с топологическими кубитами.

Ранее физики совершили еще одно революционное открытие: они нашли способ измерять время квантовых процессов без использования внешних часов. 

• Физика

Поделиться