Новый метод регулирования напряжения - путь к созданию полноценных квантовых компьютеров - «Наука и технологии»

Несмотря на множество усилий, прикладываемых ученым из различных стран и организаций, люди так и не получили пока возможность создания полноценных и универсальных квантовых компьютеров. Однако, момент появления первых квантовых компьютеров стал на один большой шаг ближе благодаря работе ученых из университета Сассекса (University of Sussex). Они разработали и испытали новый способ регулирования напряжения, прикладываемого к ионам, выступающим в роли квантовых битов. И это позволяет системе обойтись без использования лазеров, что, в свою очередь, является сейчас непреодолимым препятствием к созданию крупномасштабных квантовых вычислительных систем.

В настоящее время на свете существует несколько простейших квантовых вычислительных систем. К примеру, это система компании IBM с несколькими кубитами, которая доступна онлайн, а ученые Бристольского университета разработали систему с двумя кубитами, которая может выполнять некоторую полезную работу. Но эти и другие подобные системы практически невозможно расширить и дополнить, ведь каждый из пойманных в ловушке ионов управляется при помощи луча отдельного лазера. И очень тяжело даже представить себе, как будет выглядеть квантовая вычислительная система с сотнями тысяч и миллионами кубитов.

Ученые из Сассекса искали пути, позволяющие избавиться от необходимости использования лазерного света. Для управления квантовым состоянием ионов они использовали управляющий электрический потенциал, подаваемый на соответствующие элементы квантового чипа, своего рода квантового процессора. И в конечном результате ученые получили при помощи нового метода контроля уровень ошибок, которые практически равен уровню ошибок, возникающих в квантовых системах с лазерным управлением.

Созданный учеными из Сассекса квантовый процессор является не первым процессором, в котором используется несколько кубитов, которые традиционно запутываются при помощи фотонов света. Для запутывания некоторого числа кубитов требуется наличие соответствующего числа запутанных друг с другом фотонов света, и в новой версии квантового процессора все это делается без сложных манипуляций с лучами лазерного света и без необходимости использования громоздких оптоэлектронных устройств.

Изменяя значение прикладываемого к отдельным ионам-кубитам электрического потенциала, исследователи могут не только управлять работой квантовых логических элементов, состоящих из нескольких кубитов. Этот метод также позволяет динамически запутывать и "распутывать" пары квантовых битов, меняя конфигурацию логического элемента буквально на лету.

"То, чего нам удалось добиться, может в корне изменить все правила игры на поле технологий квантовых вычислений" - рассказывает Винфрид Хензингер (Winfried Hensinger), профессор из университета Сассекса, - "Новый метод создания и управления запутанными кубитами не требует использования большого количества лазеров и другого оборудования. Это позволит в будущем создать небольшие квантовые компьютеры, которые можно будет использовать в любых практических целях. И, по мере дальнейшего развития данной технологии мы построим первый такой компьютер в стенах нашего университета".