Музыка в квантовом мире: гармоники могут сделать квантовые биты в 2-7 раз стабильнее

Команда из 30 исследователей опубликовала в журнале Nature Physics результаты исследования, которые могут значительно улучшить работу квантовых битов – основных элементов квантовых компьютеров. Физики обнаружили, что Джозефсоновские туннельные переходы , лежащие в основе суперпроводящих квантовых компьютеров, обладают более сложной структурой, чем предполагалось ранее. В их работе, как и в музыкальных инструментах, на основную частоту налагаются гармоники, что может сделать квантовые биты в 2-7 раз стабильнее.

Это открытие стало результатом международного сотрудничества ученых из разных лабораторий, включая Университет Кельна, Высшую школу в Париже и IBM Quantum в Нью-Йорке. Исследование началось в 2019 году, когда два аспиранта, Деннис Вилльш и Деннис Ригер, столкнулись с трудностями при интерпретации результатов экспериментов с использованием стандартной модели Джозефсоновских туннельных переходов, которая принесла Брайану Джозефсону Нобелевскую премию по физике в 1973 году.

Дополнительное исследование данных, полученных из различных источников, показало значительные отклонения от стандартной модели, что привело к разработке расширенной модели, включающей высшие гармоники. Эти новые данные позволяют более точно описать процессы в туннельных переходах, используемых в квантовых битах, аналогично тому, как при игре на музыкальном инструменте основной тон дополняется несколькими гармоническими обертонами.

Исследователи считают, что их открытие откроет путь к созданию более надежных и эффективных квантовых битов, сократив ошибки до десятикратного значения. Это станет значительным шагом к реализации мечты о создании универсального суперпроводящего квантового компьютера.