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.
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.
