МОСКВА, 29 апреля. /ТАСС/. Российские физики разработали методику формирования незримых связей между кутритами, многоуровневыми квантовыми ячейками памяти, чье создание ускорит разработку квантовых компьютеров. Об этом в пятницу сообщила ТАСС пресс-служба НИТУ МИСиС со ссылкой на статью в журнале Physical Review B.
"Мы разработали протокол, позволяющий связывать отдельные кутриты в одномерных цепочках из подобных объектов. Мы ожидаем, что его работу можно будет проверить при помощи уже существующих аналоговых квантовых компьютеров, построенных на базе нейтральных атомов. Этот подход найдет массу применений в квантовой отрасли", - пишут исследователи.
Большинство ныне существующих квантовых компьютеров представляет собой вычислительные машины, построенные на базе так называемых кубитов. Так ученые называют квантовые аналоги логических битов, которые представляют собой искусственное подобие атома водорода с двумя энергетическими уровнями. Помимо кубитов, существуют и более сложные квантовые ячейки памяти, так называемые кутриты и куквадры, обладающие тремя или четырьмя уровнями.
В теории кутриты и куквадры позволяют уменьшить число частиц, необходимых для хранения и обработки данных, однако при этом ими значительно сложнее манипулировать и связывать их друг с другом. Группа физиков под руководством Алексея Федорова, научного сотрудника НИТУ "МИСиС" и руководителя научной группы Российского квантового центра (РКЦ), разработала универсальный подход, позволяющий формировать связи между произвольными многоуровневыми квантовыми битами.
Незримые квантовые связи
Федоров и его коллеги выяснили, что подобные связи, квантовую запутанность на языке физики, можно организовать между кутритами при помощи подхода, который их коллеги из США применили в недавнем прошлом для создания так называемых кристаллов времени и "квантовых шрамов", экзотических квантовых объектов с крайне необычными физическими свойствами.
Российские ученые показали в своих теоретических расчетах, что аналогичные цепочки взаимодействий между квантовыми объектами и особо устроенными импульсами электромагнитного излучения можно использовать для формирования связей между парами произвольных кутритов, которые удалены друг от друга на большое расстояние.
Работу данного протокола "запутывания" кутритов, по словам ученых, можно будет проверить при помощи аналоговых квантовых компьютеров, построенных на базе нейтральных атомов. Одна из таких машин была уже создана физиками из Гарвардского университета (США) под руководством профессора Михаила Лукина, а другая сейчас разрабатывается в России в рамках Национальной дорожной карты по развитию квантовых вычислительных систем.
Подтверждение работоспособности этого подхода, как отмечают Федоров и его коллеги, откроет дорогу для применения разработанной ими методики в разных областях квантовой отрасли, в том числе и при разработке вычислительных машин на базе многоуровневых кубитов. Одна из подобных систем сейчас также разрабатывается силами российских ученых, в том числе специалистов РКЦ и Физического института РАН.