Китайские физики создали более устойчивые кубиты

Квантовые компьютеры долгое время считаются технологией будущего, но их практическое применение затрудняется из-за хрупкости кубитов. Любое воздействие, будь то шум, ошибка в управлении или тепловые колебания, может привести к разрушению квантового состояния.

Китайские физики под руководством Пань Цзяньвэя представили важный эксперимент, в котором на сверхпроводниковом процессоре Zuchongzhi 2 была реализована новая форма устойчивых квантовых состояний, потенциально способная стать основой для стабильных кубитов.

В текущих квантовых компьютерах нестабильность кубитов компенсируется сложными схемами коррекции ошибок, требующими большого количества физических кубитов для создания одного логического. Этот подход эффективен, но влечет за собой значительные затраты ресурсов и сложные инженерные решения.

Команда Пань Цзяньвэя развивает концепцию топологической защиты. Они использовали двумерный сверхпроводниковый чип с 36 кубитами для моделирования уникальной квантовой фазы, которая существует только вдали от равновесия и в определенной решетке.

В углах этой решетки формируются устойчивые квантовые моды, менее восприимчивые к локальным помехам. Ученые применили сложную последовательность управляющих импульсов для перевода системы в эту фазу и подтвердили экспериментально, что угловые состояния проявляют большую устойчивость по сравнению с обычными.

Этот подход не является новаторским, похожие топологические свойства уже демонстрировались в фотонных кристаллах и метаматериалах. Однако, работа Пань Цзяньвэя выделяется тем, что сочетает в себе квантовый процессор с программируемым управлением и пример сложной топологической фазы с угловыми модами.

Несмотря на перспективность, говорить о полном решении проблемы нестабильности кубитов пока рано. Эксперимент проведен в небольшом масштабе, и потребуется время для создания промышленного устройства, с учетом возможных новых проблем при увеличении числа кубитов. Тем не менее, подобные исследования расширяют выбор архитектур для будущих квантовых компьютеров.

Для Китая это также демонстрация научно-технического прогресса и способности не просто наращивать количество кубитов, но и совершенствовать фундаментальную основу квантовых вычислений. Успешное масштабирование этой архитектуры может стать катализатором развития множества областей, включая материаловедение и искусственный интеллект.