Войти

Ученые приблизились к созданию квантового компьютера

1505
0
+2
НИТУ "МИСиС"
НИТУ "МИСиС".
Источник изображения: rusnanonet.ru

Ученые НИТУ "МИСиС", Российского квантового центра и Технологического института Карлсруэ разработали квантовый сенсор, позволяющий обнаруживать дефекты в работе квантовых систем. Разработка может стать шагом к созданию полноценного квантового компьютера. Исследование опубликовано в журнале npj Quantum Information.

Квантовый компьютер - это устройство, хранящее и обрабатывающее информацию внутри группы квантовых систем, каждая из которых, как правило, является двухуровневой и называется "квантовый бит" или "кубит" (англ. "qubit" - quantum bit). Самым популярным и перспективным типом кубита сегодня считаются сверхпроводящие кубиты на основе контактов Джозефсона. На их основе чаще всего разрабатывают квантовые вычислительные устройства. Именно на джозефсоновских кубитах работают квантовые процессоры технологических гигантов IBM и Google.

Ключевым элементом сверхпроводниковых кубитов является джозефсоновский контакт размером от нескольких десятков до нескольких сотен нанометров. Он представляет собой два слоя проводника (сверхпроводящего металла), разделенные тонким слоем диэлектрика, чаще всего оксида алюминия.

При этом такой метод "сборки" сверхпроводящих кубитов неизбежно приводит к появлению так называемых двухуровневых дефектов, влияющих на их поведение и приводящих к ошибкам в вычислениях. Объясняется это тем, что современные технологии не позволяют добиться стопроцентной точности при создании кубитов. В результате наличия дефектов происходит декогеренция - потеря кубитами квантового состояния, и неизбежные вследствие этого ошибки.

Двухуровневые дефекты в оксиде алюминия и на поверхности сверхпроводников являются важным механизмом возникновения флуктуаций и потерь энергии в сверхпроводниковых кубитах, тем самым фактически ограничивая возможность использования таких кубитов для выполнения длинных квантовых алгоритмов.

Чем больше дефектов возникает в материале, и чем сильнее они влияют на кубиты, тем больше ошибок получается в произведенных вычислениях.

Разработанный учеными квантовый сенсор позволяет определять точное расположение и концентрацию двухуровневых дефектов в кубитных микросхемах. По словам одного из авторов исследования, заведующего Лабораторией сверхпроводящих метаматериалов НИТУ МИСИС и руководителя группы в Российском квантовом центре, профессора, доктора физ.-мат. наук Алексея Устинова, сенсорный датчик сам является сверхпроводниковым кубитом и позволяет детектировать отдельные дефекты и даже производить манипуляции с ними.

Как отмечают ученые, традиционные методы исследования качества материалов, вроде рентгеновского рассеяния, не слишком чувствительны к маленьким точечным дефектам, и их результаты часто не позволяют понять, в правильном ли направлении движутся разработчики именно с точки зрения создания лучших кубитов. Предложенный учеными подход открывает возможности для разработки диэлектриков и сверхпроводниковых материалов с малыми потерями, необходимых для развития квантовых компьютеров.

Права на данный материал принадлежат RusNanoNet.ru
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Страны
Проекты
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 28.02 10:42
  • 34
Подушка безопасности Ирана на фоне слов Израиля о недостаточности вывоза урана
  • 28.02 09:45
  • 14721
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 28.02 07:02
  • 0
Комментарий к "Запад растранжирил годы, которые нам пожертвовала Украина (The Times, Великобритания)"
  • 27.02 11:45
  • 1
Забудьте о Гренландии: на этом арктическом острове НАТО Россия уже обосновалась (The Wall Street Journal, США)
  • 27.02 09:07
  • 102
МС-21 готовится к первому полету
  • 27.02 07:24
  • 1
В США оценили крупнейшие танковые силы в мире
  • 27.02 06:59
  • 0
Комментарий к "США обозначили угрозу с воздуха в будущем"
  • 27.02 02:15
  • 1
США обозначили угрозу с воздуха в будущем
  • 27.02 00:19
  • 0
Комментарий к "Российский Су-57 обвинили в изменении баланса сил в «подбрюшье НАТО»"
  • 26.02 23:35
  • 1
Комментарий к "Четыре года СВО: уроки и выводы"
  • 26.02 23:02
  • 0
Комментарий к "На Западе нашли у России первый в мире межконтинентальный истребитель-бомбардировщик" и "Первый в мире истребитель межконтинентальной дальности на службе России (Military Watch Magazine, США)"
  • 26.02 21:37
  • 0
Комментарий к "В США Т-95 сочли «лучшим российским танком, которого никогда не было»"
  • 26.02 20:49
  • 2
Совершил первый полет третий опытный образец лёгкого самолёта ЛМС-901 "Байкал" с двигателем ВК-800СМ
  • 26.02 19:44
  • 1
«Ничего невозможного нет». Удастся ли России взять под контроль Одессу?
  • 26.02 15:53
  • 1
В этом году в России планируют запустить 28-нанометровый литограф