Также исследователи заметили, что при
росте температуры кубитами можно управлять, а при её повторном понижении
единицы квантовой информации по-прежнему остаются стабильными.
"Тридцать девять минут только кажутся
небольшим периодом. Но для смены направленности спина в ядрах иона
фосфора, то есть для запуска квантовых вычислений, требуется всего одна
стотысячная доля секунды. В теории можно проводить около 20 миллионов
операций за то время, которое требуется для естественного распада
суперпозиции на 1%. Это действительно даёт надежду на последующее
конструирование мощных квантовых компьютеров", — поясняет соавтор
исследования Стефани Симмонс (Stephanie Simmons) с факультета материаловедения оксфордского университета.
Эксперимент начался с того, что учёные взяли небольшой кусок кремния, легированный несколькими другими элементами, в том числе и фосфором. Квантовая информация была закодирована в ядрах атомов фосфора.
Каждое ядро имеет свою особую квантовую характеристику, называемую спином.
Спин можно сравнить с микроскопическим магнитиком, помещённым в
магнитное поле. Спинами можно управлять: "магнитик" может условно
указывать либо вверх (что представляет значение 0), либо вниз (для
значения 1), либо в любом другом промежуточном направлении, представляя
таким образом суперпозицию состояний.
Образец был изготовлен при температуре всего 4 градуса выше абсолютного нуля
и помещён в магнитное поле. Для создания состояния суперпозиции и
изменения направления спинов ядер физики использовали дополнительные
магнитные поля.
При низкой температуре (-269 °С) спины
ядер около 37% всех ионов оставались в состоянии суперпозиции на
протяжении трёх часов. Когда же температуру повысили до комнатной, то
этот показатель упал до 39 минут, что стало рекордом для подобного рода
экспериментов.
"Продолжительность "жизни" квантовых
состояний в нашем эксперименте, как минимум, на порядок превышает ту,
которой удалось достичь авторам предыдущих исследований. Мы создали
поистине высокопроизводительные кубиты", — пишет Симмонс в пресс-релизе оксфордского университета.
Следующий этап масштабного исследования,
возможно, будет ещё более трудным. В данном случае 10 миллиардов ионов
фосфора находились в одинаковом квантовом состоянии. Для выполнения
расчётов, однако, физики должны будут поместить различные кубиты в
разных состояния.
Статья с результатами исследования вышла в журнале Science.
Также по теме:
Физики впервые получили квантовую спутанность двух алмазов при комнатной температуре
Создан квантовый компьютер в алмазе
Свет удалось полностью остановить на целую минуту
Движение света по спирали увеличит пропускную способность Интернета
Феномен квантовой запутанности доказал иллюзорность времени
|