Все новости

В МФТИ создали основу для нового типа сверхпроводниковых квантовых битов

Разработка позволит квантовым компьютерам решать все более сложные задачи

МОСКВА, 31 октября. /ТАСС/. Исследователи из России открыли ранее неизвестный тип колебаний в сверхпроводниковых структурах, которые станут основой для нового типа квантовых битов, дополнительно защищенных от помех и обладающих длительным временем жизни. Об этом в понедельник сообщила пресс-служба МФТИ.

"Мы первые в мире, кто смог реализовать джозефсоновское устройство на отдельном нанокристалле топологического изолятора. Думаю, за квантовыми устройствами на таких объектах большое будущее", - заявил директор Центра перспективных методов мезофизики и нанотехнологий МФТИ (Долгопрудный) Василий Столяров, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Квантовыми компьютерами называют особые вычислительные устройства, чья мощность растет очень быстро благодаря применению принципов квантовой механики в их работе. Они состоят из так называемых кубитов - ячеек памяти и примитивных вычислительных модулей, способных хранить в себе одновременно и ноль, и единицу.

Как правило, кубиты могут находиться в подобном состоянии крайне ограниченное время, так как случайные взаимодействия с объектами окружающего мира могут разрушить то квантовое состояние, в котором они находятся, и разорвать связи, объединяющие их с соседними квантовыми ячейками памяти. Это является одним из главных препятствий для создания сложных вычислительных машин, содержащих в себе несколько сотен или тысяч кубитов любых типов.

Новый тип кубитов

Столяров и его коллеги выяснили, что кубиты на базе сверхпроводников можно дополнительно защитить от помех при помощи открытого ими эффекта, который позволяет создавать долгоживущие квантовые ячейки памяти на базе так называемых переходов Джозефсона, размещенных на поверхности особо устроенных нанокристаллов.

Переходы Джозефсона представляют собой микроскопические разрывы в сверхпроводящей цепи, заполненные диэлектрическим материалом. Наличие этого разрыва не препятствует течению тока, но его появление приводит к тому, что внешние магнитные поля начинают сильно влиять на характер движения тока через эту область электрической цепи. Это свойство широко используется для создания разных форм сверхпроводящих кубитов.

Российские ученые обнаружили, что внутри подобных переходов, размещенных на поверхности нанокристаллов из висмута, теллура и селена, возникает ранее неизвестный тип электрических колебаний при приложении внешнего магнитного поля. Эти колебания отличаются очень высокой частотой и обладают другими необычными свойствами, которые не предсказывались уже существующими теориями, описывающими поведение переходов Джозефсона.

Последующие опыты показали, что открытые исследователями колебания существовали при широком диапазоне температур и при этом они обладали свойствами, которые делают их удобными для создания новых типов сверхпроводящих кубитов, особенно сильно защищенных от помех. Эти долгоживущие ячейки памяти позволят квантовым компьютерам решать все более сложные задачи, подытожили исследователи.