Все новости

Температуру работы комплектующих квантового компьютера подняли до 1,5 кельвинов

Несмотря на то, что это все равно очень низкая температура, она в 15 раз выше, чем у конкурентов

ТАСС, 15 апреля. Ученые создали полупроводниковые квантовые ячейки памяти, которые могут работать при температуре в 1,5 кельвина. Это в 15 раз выше, чем условия, в которых работают их сверхпроводящие аналоги в лабораториях Google и других лидеров квантовой "гонки". Описание устройств опубликовал научный журнал Nature.

"Конечно, это все равно очень низкие температуры, однако их можно достичь, используя недорогие холодильники стоимостью в тысячи долларов, а не многомиллионные установки, которые нужны для достижения отметки в 0,1 кельвина. С обывательской точки зрения это сложно оценить, однако для квантового мира это огромный рост температуры", – пояснил один из разработчиков, профессор Университета Нового Южного Уэльса (Австралия) Эндрю Дзурак.

Дзурак и его коллеги по университету уже больше десяти лет разрабатывают компоненты, которые нужны для сборки полноценного твердотельного квантового компьютера. За последние годы они создали первые полупроводниковые кубиты – ячейки памяти квантового компьютера – на основе атомов фосфора и кремния, постепенно повышая точность их работы.

Пять лет назад они использовали подобные структуры для того, чтобы создать первые твердотельные вычислительные модули, которые могут совершать квантовые логические операции. Недавно они разработали методику, благодаря которой можно "печатать" кубиты теми же методами, которые используют производители классической электроники, а также создали алгоритмы управления их работой. Они резко снизили количество ошибок.

"Горячие" кубиты

Год назад, как отмечает Дзурак, его команда задумалась над тем, будут ли работать подобные полупроводниковые кубиты, а также микроволновые системы считывания и записи информации из них, при относительно высоких температурах окружающей среды.

Интерес к подобным экспериментам был связан с любопытным фактом. Физики заметили, что информацию в ячейки памяти можно записывать, если расположить их рядом друг с другом и использовать эффект тунеллирования электронов для того, чтобы передавать данные и инициализировать кубиты. В таком случае этот процесс почти не будет вырабатывать тепла, благодаря чему общую температуру среды можно повысить.

Руководствуясь этой идеей, экспериментаторы подготовили несколько кубитов на основе атомов кремния-28 и соединили их между собой. Далее ученые провели серию стандартных тестов, с помощью которых можно оценить точность их работы, постепенно повышая температуру окружающей среды.

Опыты показали, что подобные квантовые процессоры, как их называют ученые, сохраняли высокую точность работы (более 98,6%) даже при температуре в 1,5 кельвина. При этом, как отмечают Дзурак и его коллеги, подобные "горячие" кубиты хранили в себе квантовую информацию достаточно долго, около двух микросекунд, и сохраняли высокую чувствительность к управляющим сигналам.

Подобные результаты, по словам физиков, позволяют проводить вычисления с помощью квантовых ячеек памяти на основе кремния-28, используя дешевые холодильники на базе жидкого гелия. В будущем это может значительно удешевить как эксперименты с квантовыми компьютерами, так и их использование в промышленных целях, подытожили исследователи.