99% точност: тайната на новия метод за квантови изчисления

Технологията за холографски контрол на светлината помогна за запазването на кубитите.

Изследователи от Университета на Ватерло предложиха решение на един от най-трудните проблеми в квантовите изчисления – защитата на кубитите. Всяка операция върху един кубит, като например нулирането или измерването му, крие риск от увреждане на съседните кубити, което води до загуба на данни. За да преодолеят този проблем, учените разработиха нов метод за контрол на лазерната светлина, използвана за манипулиране на кубитите.

В експеримента изследователите успяха да измерят и нулират кубит с помощта на йонен капан до предварително известно състояние, без да нарушават съседните кубити, които се намират само на няколко микрометра разстояние. Това откритие би могло да окаже значително влияние върху по-нататъшните изследвания на квантовите процесори, като подобри тяхната скорост и възможности, както и да развие технологиите за квантова симулация и корекция на грешките.

Настоящите техники за защита на кубитите имат ограничения: те често изискват допълнителни ресурси, като например излишни кубити, и могат да въведат нови грешки по време на процеса на корекция на грешките. Това намалява ефективността и надеждността на квантовите системи. Учените предлагат използването на две технологии – йонни капани за четене и манипулиране на кубитите с помощта на лазер и холографски контрол на светлинния лъч за прецизно оформяне на лазерния лъч.

Ключова характеристика на този метод е използването на холографско формиране на лазерния лъч, което дава възможност светлината да се фокусира единствено върху целевия кубит, без да засяга останалите. Това решение помогна да се избегне разсейването на фотоните, което би могло да наруши състоянията на съседните кубити, и позволи успешно да се изпълни задачата с точност на запазване на информацията над 99%.

Изследването, публикувано в Nature Communications, показва, че е станало възможно да се въздейства върху определен кубит, без да се разрушава информацията в останалите. Този пробив може да доведе до значително развитие на квантовите технологии и да открие нови възможности за разработване на квантови процесори.