Квантовый прорыв: сверхпроводящие кубиты держатся в 10 раз дольше

Сверхпроводящая квантовая технология давно обещает преодолеть разрыв между существующими электронными устройствами и тонким квантовым миром за ними. К сожалению, прогресс в обеспечении стабильности критических процессов застопорился на протяжении последнего десятилетия.

Теперь значительный шаг вперед наконец был осуществлен, благодаря исследователям из Университета Мэриленда, которые создали сверхпроводящие кубиты, которые держатся в 10 раз дольше, чем раньше.

Кубиты так полезны в вычислениях потому, что их квантовые свойства запутываются способами, которые математически удобны для решения определенных сложных алгоритмов, решая выбранные проблемы за мгновения, которые потребовали бы другой технологии десятилетий или больше.

К сожалению, эти критические свойства не только запутываются с другими кубитами - они могут смешиваться с чем угодно в своей среде, часто до того, как их ценная информация может быть измерена.

Теперь исследователи построили то, что называется флуксониевым кубитом, который может сохранять информацию в течение 1.43 миллисекунды. Это может показаться очень коротким мигом времени, но это улучшение на 10x по сравнению с предыдущим рекордом.

Существует несколько способов построить кубит, и каждый подход имеет своих сторонников.

Флуксоний - это вид кубита, основанный на операциях в важных узлах сверхпроводящей цепи.

Одно из больших преимуществ использования сверхпроводящих систем для измерения квантовых свойств электронов заключается в том, что они уже основаны на электронных цепях - чем-то, с чем у нас есть много опыта производства.

Это одна из причин, по которой флуксониевые кубиты в теории лучше подходят для больших систем и снижения ошибок. Но до сих пор время когерентности (время, когда данные могут быть зарегистрированы) было слишком мало, чтобы быть полезным.

Этот последний прогресс возвращает флуксониевые кубиты в игру с трансмонными кубитами, которые являются типом сверхпроводящего кубита, который в настоящее время предпочитают такие компании, как Google и IBM для своих квантовых компьютеров.

“Примечательно, что даже в диапазоне миллисекунд время когерентности ограничено поглощением материала и может быть дальше улучшено с более строгой фабрикацией”, пишут исследователи в своей опубликованной статье.

“Наше демонстрация может быть полезна для подавления ошибок в следующем поколении квантовых процессоров”.

Другими словами, исследователи уверены, что флуксониевые кубиты могут пойти еще дальше в плане когерентности и стабильности. Это будет важно, поскольку ученые стремятся масштабировать свои квантовые вычислительные системы с использованием различных метрик.

Ключом к улучшению здесь были корректировки рабочей частоты и параметров цепи, которые повысили время релаксации кубита: время, когда он проходит между своими возможными состояниями, во время которого данные могут быть зарегистрированы.

Ясно, что еще много работы предстоит сделать, чтобы сделать кубиты пригодными для практического использования - большую часть времени им все еще нужны сверхнизкие температуры для работы, например - но если мы прыгаем вперед на 10x с каждым новым исследованием, наше квантовое вычислительное будущее может прийти быстрее, чем мы думаем.

Исследование было опубликовано в Physical Review Letters.