Космическите лъчи и йонизиращата радиация могат да се окажат проблем за квантовите компютри

0
367

Изследователи са открили, че йонизиращото лъчение ограничава времето на кохерентност на свръхпроводниковите кубити и за първи път измерват количеството на този ефект. Техните резултати предупреждават, че бъдещите квантови компютри ще се нуждаят от някакъв вид радиационна защита, за да поддържат производителността.

В квантовите компютри кубитите са еквивалента на нормалните компютърни битове, с които работят всички познати ни компютърни системи днес. С разликата, че кубитите съдържат квантова информация за балансирането в суперпозиция от две състояния. Ключът към работата на квантовите компютри е съгласуваността между две противоположни състояние – деликатна суперпозиция, която лесно може да бъде нарушена от взаимодействия с околната среда, процес, който учените са нарекли декохерентност.

Свръхпроводящите кубити вече достигат време на кохерентност от над 100 микросекунди (1 десет хилядна част от секундата), което е значително подобрение в сравнение с резултата от 1 наносекунда (1 милиардна част от секундата), който се наблюдава през 1999 г.

Декохерентността в свръхпроводящите кубити може да бъде причинена, когато сдвоените електрони, отговорни за провеждането на ток, се разделят. Разделената двойка се нарича квазичастица; явленията на дестабилизиране на суперпозицията на кубита се наричат „отравяне с квазичастици“.

Много ефекти от околната среда могат да причинят увеличаване на квазичастиците, като промени в магнитните полета или нагряване. И дори когато влиянието на тези външни промени може да бъде елиминирано, чрез екраниране на помещенията или контролиране на температурата , космическите лъчи и фоновото излъчване (включително бета частици, гама лъчи и рентгенови лъчи) създават проблем за кубитовата кохерентност и, в резултат на което, за квантовите изчисления.

Учените наблюдават свръхпроводящи кубити с радиоактивен мед-64 за около 16 дни, за да калибрират ефекта на известен радиоактивен източник върху времето на кохерентност. След това премахват радиоактивния източник, за да измерват ефекта на радиацията от другаде – 60% от нея идва от радиоактивно разпадане на елементи вътре в лабораторията, а останалите 40% са от космически лъчи и високоенергийни частици в космоса.

За да направят изследването, учените изграждат стена от 10 см. Дебели оловни тухли, които периодично се издигат около кубитите и се спускат отново в рамките на 15-минутен цикъл. Когато е повдигнат, този радиационен щит блокира 80% от фоновото лъчение. Въпреки това, той не прави много за защита на силно проникващите космически лъчи.

Експериментите показват, че екранирането от радиация подобрява времето на кохерентност на свръхпроводящите кубити. Въпреки че подобрението изглежда само по себе си незначително, изследователите казват, че то ще бъде жизненоважно за кубитите в бъдещите квантови компютри.

0 0 глас
Оценете статията
Абонирай се
Извести ме за
guest
0 Коментара
Отзиви
Всички коментари