Фізики зі США та Японії збільшили час когерентності твердотільних спинових кубітів до десятків мілісекунд, що на чотири порядки більше, ніж у попередніх спинових системах. Роботу опубліковано в журналі.
Квантові комп'ютери здатні перевершити класичні обчислювальні пристрої в багатьох завданнях, від симуляцій складних біологічних систем до розкладання великих чисел на прості множники. Елементарні об'єкти в квантовим комп'ютері (кубіти) являють собою мікроскопічні і дуже крихкі системи. Наприклад, у твердотільній реалізації квантового пристрою в якості кубітів виступають спини. Основна характеристика кубітів - це час когерентності, який визначає скільки живе квантовий стан. У спинових системах час когерентності досягає декількох мікросекунд, що, на жаль, не достатньо щоб провести великі і цікаві обчислення.
Група вчених з США і Японії під керівництвом професора Девіда Авшалома (David D. Awschalom) розробила метод збереження когерентності спинових кубитів до десятків мілісекунд, що в 10000 разів більше попередніх експериментів.
Зазвичай для збільшення часу когереності вчені намагаються ізолювати квантову систему і прибрати зовнішні шуми. Однак, повністю ізолювати систему неможливо - необхідно її контролювати, заплутувати з іншими системами і зчитувати, що неодмінно вносить шум і зменшує когерентність.
Група професора Авшалома обрала інший шлях: замість того, щоб ізолювати спини фізики привели квантову систему в такий стан, при якому вона стала набагато менш чутлива до зовнішніх шумів. Для цього вчені прикладали до спин змінне магнітне поле, яке швидко обертало спини і тим самим знижувало чутливість до теплових і потокових флуктуацій, що є основним джерелом шуму. Як класичний аналог можна уявити себе на каруселі в компанії з дуже галасливими, кричущими людьми. Якщо карусель нерухома, то ви чітко чуєте крики, але коли карусель починає швидко обертатися крик змащується і до вас доходить менше шуму.
В результаті фізикам вдалося досягти часу когерентності в 22 мілісекунди при включеному магнітному полі, в той час як при вимкненому полі воно становило лише кілька мікросекунд.
Цікаво, що такий метод можна застосувати не тільки до спинових кубітів, а й до надпровідних систем і кубітів у дефектах алмазу.
Раніше ми писали, як вченим вдалося змусити працювати спиновий кубіт при температурі вище одного кельвіна. А нещодавно фізики вперше провели неруйнівний високодобротний вимір спинового кубіту в квантовій точці. Більше про кубіти і квантові комп'ютери читайте в нашому матеріалі «Квантова абетка».