Открытие кубитового холодильника может помочь проложить путь к жизнеспособным квантовым компьютерам.
Квантовые вычисления — революционная технология, но препятствия для создания жизнеспособных квантовых компьютеров остаются значительными.
Команда финских исследователей нашла способ охладить квантовые биты или кубиты, используя хладатомат с квантовыми схемами
«Насколько я понимаю, никто другой не выполнил отдельную составляющую, которая может охлаждать квантовую систему», — рассказывает ZDNet Микко Меттенен, руководитель факультета квантовой физики и исследовательской группы в Университете Аалто.
Значение этого развития сводится к непостоянной природе кубитов. В отличие от традиционных вычислений, где электронные биты устанавливаются на нуль или один, кубиты могут одновременно удерживать значения нуля, одного или обоих. Следовательно, они могут выполнять параллельные вычисления и решать сложные задачи с большими данными намного быстрее, чем сегодняшние системы.
Но кубиты очень чувствительны к внешним возмущениям и должны быть хорошо изолированы, и эта изоляция может в свою очередь заставлять их нагреваться и приводить к ошибкам расчетов.
Кроме того, каждый кубит должен быть сброшен в свое низкотемпературное основное состояние в начале вычисления.
Если кубиты становятся слишком горячими, они продолжают переключаться между разными состояниями.Именно здесь приходит на помощь механизм охлаждения финской исследовательской группы. Их система работает путем туннелирования одиночных электронов через изолятор толщиной 2 нм.
Давая электронам немного меньше энергии, чем требуется для туннелирования, вместо этого они захватывают недостающую энергию из соседнего квантового устройства, которое, в свою очередь, теряет энергию и остывает.
Этот подход означает, что большинство электрических квантовых устройств, включая компьютеры, можно быстро инициализировать и сделать более надежными.
До сих пор система была проверена доктором Куан Янь Тан с кубитоподобными сверхпроводящими резонаторами, результаты опубликованы в научном журнале Nature Communications.
«В экспериментах, выполненных нами с резонатором, температура резонатора, которую мы достигли, была слишком высокой для квантовых компьютерных операций, поэтому мы должны показать, что мы можем охладить его до еще более низких температур», — объясняет Меттеннен.
В дополнение к этой цели, следующие шаги для команды будут состоять в том, чтобы проверить систему с фактическими квантовыми битами.
По мнению Меттенена, жизнеспособные практические применения могут быть возможны через несколько лет, но он говорит, что еще слишком рано размышлять, когда эти приложения могут превратиться в коммерческие продукты.
Команда Möttönen является лишь одной из многих компаний и исследовательских организаций, занимающихся квантовыми вычислениями, включая техников-гигантов Google, IBM и Microsoft. Несмотря на все эти усилия, Möttönen остается осторожным, когда его спрашивают, когда мир наконец увидит первый коммерческий квантовый компьютер.
«На этом этапе практически невозможно сказать, когда. Но я могу сказать, что, скорее всего, мы доберемся туда в какой-то момент, чем мы этого не сделаем», — говорит Меттенен.
