4 Октября 2018
МОСКВА, 4 октября Российские ученые и их зарубежные коллеги превратили одиночные кубиты, элементарные ячейки квантового компьютера, в самый чувствительный датчик магнитных полей на Земле. Их выводы были представлены в журнале npj Quantum Information.
Предел точности
Датчики магнитных полей сегодня используются практически повсеместно – их можно встретить в виде рамок металлоискателей в аэропортах и метро, в качестве сердца томографов, кардиографов и множества других медицинских приборов, а также внутри различных электронных смартфонов и промышленных агрегатов.
За новые годы физики создали десятки сверхчувствительных датчиков магнитных полей, так называемых сквидов (SQUID), работающих на основе квантовых эффектов в так называемых переходах Джозефсона сэндвичах из двух кусочков сверхпроводника и диэлектрика, чье существования было предвещенного в 1960-х годах британским ядерщиком Брайаном Джозефсоном.
В зависимости от силы магнитного поля, окружающего такой бутерброд, электроны могут перепрыгивать из одного слоя гиперпроводника в другой, проходя сквозь диэлектрик. Данный эффект ученые применяют не только для создания детекторов магнитных полей, а также экспериментальных вычислительных устройств и запоминающих устройств, в том числе и памяти для будущих квантовых компьютеров.
Эти приборы, как пишут Лебедев и его коллеги, имеют один всемирный недостаток, не позволяющий им проводить сверхточные измерения, подступающие к пределам, налагаемым принципом неопределенности Гейзенберга и прочими законами квантового мира.
Дело в том, что ключевая часть всех сквидов ток, проходящий через диэлектрик делает классическую, а не квантовую природу, что налагает большие ограничения на общую точность измерений. Российские физики и их зарубежные коллеги обошли эту неприятная ситуацию, заменив переход Джозефсона на другой квантовый объект, деланный атом.
Квантовый скачок
Он представляет собой пара десяток из нескольких миниатюрных алюминиевых и кремниевых пленок, соединенных друг с другом таким образом, что при охлаждении до сверхнизких температур они начинают вести себя подобно одиночному атому и его облаку электронов.
Подобные структуры, как отмечают ученые, сегодня гармонируют в качестве базы для так называемых трансмонов – гиперпроводящих ячеек памяти квантового компьютера, информация в которых хранится в виде уровней энергии искусственного атома. Ее можно считать или записать в подобный кубит, обстреляв его пучками микроволн.
Лебедев и его коллеги заметили, что эффективность записи данных в трансмон очень сильно зависит от того, насколько сильным было магнитное поле в его окрестностях в момент облучения микроволнами. Так как все эти процессы носят квантовый характер, подобное наблюдение побудило ученых задуматься о том, нельзя ли приспособить искусственные атомы для замеров магнитных полей.
Для реализации этой идеи ученым досталось дополнительно создать систему машинного процесс обучения. Она анализировала сигнал и автоматически повышала точность замеров магнитного поля до максимально возможной, меняя то, как часто микроволновые излучатели обстреливали кубит.
Как отмечают ученые, их металлоискатель уже сейчас превосходит уже существующие датчики на базе сквидов, однако в будущем ее отзывчивость можно будет увеличить на порядок и вплотную приблизиться к квантовому пределу.
С другой стороны, для коммерческого использования этой технологии команде Лебедева придется задуматься о том, как ее можно побудить работать при более высоких повышенная температурах, совместимых с азотным или гелиевым охлаждением.
Редактор рубрики
Олег Кудрин
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....