Квантов скок: Учени успяха за първи път да „прочетат“ информация от майорановски кубит

Международна изследователска група направи голяма крачка към практическото приложение на топологичните квантови изчисления – за първи път успешно разчете квантова информация, съхранена в майоранови кубити. Според учените използваният от тях метод работи като чувствителна сонда, която оценява цялостното състояние на системата, позволявайки им да открият свойства, които преди това са били недостъпни.

Испански и холандски физици разработиха метод за разчитане на топологичните кубити – едни от най-обещаващите, но и най-трудни за измерване носители на квантова информация. Работата, обединяваща усилията на Технологичния университет в Делфт и Института по материалознание в Мадрид, решава ключов проблем, който авторите ѝ наричат „ахилесовата пета“ на този подход.

Топологичните кубити са подредени по по-различен начин от конвенционалните. Информацията в тях не се съхранява в една точка, а се разпределя между две свързани квантови състояния – т.нар. нулеви майоранови режими. Това ги прави естествено устойчиви на смущения: за да бъдат повредени данните, повредата трябва да засегне цялата система, а не отделен участък от нея. Но същата характеристика прави кубитите практически „невидими“ за измервания: ако информацията не е локализирана, как може да бъде прочетена?

За да заобиколят това препятствие, изследователите създават наноструктура, която наричат „минимална верига на Китаев“. Процесът се сравнява със сглобяване на конструктор: две полупроводникови квантови точки се свързват чрез свръхпроводник.

Това позволи за първи път да се премине от слепи експерименти със сложни материали към контролирано създаване на майорановите режими.

Решаващата стъпка, според Scitech Daily, е била прилагането на метода на квантовокапацитетното засичане. Учените за първи път успяха да определят в реално време и с едно измерване четността на комбинираното състояние на два майорански режима – т.е. да разберат дали кубитът е в запълнено или празно състояние. Това е директно разчитане на самата скрита информация, която преди това се е изплъзвала от локалните измервания.

Експериментът не само потвърди принципа на топологичната защита (локалните сензори са „слепи“, глобалната сонда вижда ясно), но и разкри „случайните скокове на четността“. Наблюдавайки ги, физиците измериха времена на кохерентност, надвишаващи една милисекунда. За операции с майорановите кубити това се смята за изключително обещаващ показател.