Первый в мире квантовый компьютер из 14 кубит

Физики из Инсбрукского университета установили новый мировой рекорд: им удалось контролируемым образом «запутать» 14 квантовых битов (кубитов) и, таким образом, реализовать самый большой на сегодняшний день квантовый регистр. Помимо того, что этот эксперимент приблизил исследователей к созданию квантового компьютера, в нём были продемонстрирован новый неожиданный квантовомеханический эффект.

Термин квантовая запутанность (или сцепленность) был введён нобелевским лауреатом 1935 года Эрвином Шрёднигером. Он описывает квантовомеханическое явление, надёжно подтверждённое экспериментально, но не до конца понятое теоретически: сцепленные частицы не могут быть рассмотрены как отдельные частицы, но являются единой неразделимой системой. Квантовый компьютер, основанный на запутанных кубитах, сможет выполнять вычисления с неимоверной скоростью. Предыдущий рекорд по количеству одновременно запутанных кубитов был установлен в 2005 году командой под руководством Рэйнера Блэтта. Им удалось создать систему из восьми сцепленных кубитов. Учёным из Инсбрука удалось практически удвоить этот результат.

Они поймали в ионную ловушку 14 атомов кальция, манипулируя ими при помощи лазерного излучения. Внутренние состояния отдельных атомов сформировали отдельные кубиты и, таким образом был образован квантовый регистр из 14 кубитов. Этот регистр является прототипом ядра будущих квантовых компьютеров. Помимо этого, экспериментаторы установили, что скорость распада сцепленности атомов возрастает не линейно с ростом числа атомов, как считалось ранее, а по квадратичному закону. Чем больше частиц запутанно, тем выше чувствительность системы ко внешним воздействиям.

Это явление получило название супердекогеренции и нечасто наблюдается в квантовых системах. Оно имеет значение не только для создания квантовых компьютеров, но и для проведения сверхточных измерений временных промежутков атомными часами. На данный момент физики из Инсбрука умеют удерживать в ионных ловушках до 64 частиц одновременно, но запутать такое большое число частиц пока не удаётся.

Однако исследователи уверены, что результаты их исследований помогут в дальнейшем достичь больших успехов. В частности, они считают, что весьма перспективным является использованный ими метод запутывания электромагнитным излучением.

facebook.com