19 Апреля 2021
МОСКВА, 19 апреля Международная аудитория исследователей, в состав которой входили российские специалисты, обеспечила важный шаг к решению сложности квантовой памяти и созданию бизнесменских квантовых компьютеров, сообщила отдел связи с общественность Национального исследовательского технологического университета (НИТУ) МИСиС (Москва).В существующих вычислительных устройствах новость передают электроны. Ученые считают, что если заменить их на фотоны — кванты света, и кодировать их квантовой информацией, то передавать этот небольшие можно будет буквально со стремительностью света. Но для того, чтобы эту информацию использовать, фотоны необходимо заставить некоторым образом взаимодействовать между собой и менять свое состояние в приятный результате такого взаимодействия. Сделать это довольно сложно, поэтому квантовые компьютеры на фотонах работают по вероятностным принципам, что изготовляет их не вполне универсальными.
Группа ученых из НИТУ МИСиС, Российского квантового центра, Физико-технического учрежденя имени Иоффе (Санкт-Петербург) и Технологического института Карлсруэ (Германия) впервые продемонстрировала достижимость эффективного взаимодействия между фотонами с использованием цепочки сверхпроводящих кубитов - квантовых аналогов битов в компьюторной памяти, в волноводе. Результаты работы опубликованы в интернациональном журнале npj Quantum Materials.
В своей работе исследователи использовали фотоны, представляющие собой кванты электромагнитного поля с частотой около нескольких гигагерц и длиной волны в несколько сантиметров.
Использование сверхпроводящих кубитов, которые по сути являются рукотворными атомами, объясняется тем, что для данного типа объектов характерно очень сильное взаимодействие со светом. Обычные атомы намного эргономичнее, чем длина волны. Взаимодействие обычного света с природным атомом довольно слабое. Сверхпроводниковые кубиты можно собрать руками, и их размеры составляют фортуны миллиметра, - отметил один из авторов исследования, правящий лабораторией Сверхпроводящие метаматериалы НИТУ МИСиС и руководитель группы в Российском квантовом центре, профессор Алексей Устинов, слова которого названным в сообщении.
По словам Устинова, при использовании сверхпроводящих кубитов реальным возникает сильное взаимодействие между светом и материей, чего в естественных атомах добиться сложно.
На современный день сверхпроводящие кубиты являются самым популярным и перспективным типом кубитов. На их основе чаще всего разрабатывают квантовые вычислительные устройства. При этом компьютеры, работающие на сверхпроводниковых кубитах, необходимо охлаждать до сверхнизких температур, практически до абсолютного нуля. Наиболее мощные из существующих на данный момент сверхпроводниковых квантовых компьютеров имеют в своем составе менее ста кубитов. При этом мощность устройства растет экспоненциальным образом с числом кубитов.
Максимальное огромное количество кубитов, в свою очередь, ограничено размерами криостатов – специальных холодильников, в которых кубиты охлаждаются до рабочих температур. Соответственно, перед исследователями и разработчиками встает задача передачи информации между криостатами в виде квантового сигнала для увеличения вычислительной мощности квантового процессора.
Для решения этой задачи ученые использовали волновод - направляющий канал, в котором может распространяться световая волна. Мы фактически реализовали одномерное полезное пространство. Обычные атомы находятся в трехмерном пространстве, поэтому направление излучения нельзя предсказать, оно излучается во все стороны. Когда мы располагаем свехпроводящий кубит в волноводе, который является одномерным каналом распространения света, то свет может идти либо вправо, либо влево, - рассказал Устинов.
По его понятиям, за счет взаимодействия с кубитами фотоны, которые идут в этом канале, начинают друг с другом эффективно взаимодействовать, возникает опосредованное через кубиты взаимодействие фотонов. Они обмениваются квантовой информацией вполне определенным образом. Таким образом мы реальным можем изменять квантовые состояния фотонов, которые распространяются в таком одномерном пространстве, - показал Устинов.
В ходе эксперимента было обозначенного, что за счет взаимодействия с массивом кубитов в квантовом спектре возникает интервал частот, в котором волновод становится укрывистым. То есть, фотоны в этом интервале частот просто отражаются обратно за счет интерференции между разными кубитами, так как они не могут поглотиться. Это является свидетельством того, что описанное в исследовании эффективное взаимодействие между фотонами действительно существует.
По мнению авторов исследования, результаты работы могут лечь в основу более масштабных экспериментов с большим числом кубитов, которые приблизят создание коммерческих квантовых вычислительных устройств.
Редактор рубрики
Леонид Кузьмин
Место события на карте мира:
.
.
.
Комментарии к новостям
[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....
[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...
[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...
[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...
[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...
[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...
[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....