Нов пробив: японски учени успешно заплетоха не два, а три кубита

Специалистите от Японския научен център Riken Center for Emergent Matter Science успешно демонстрираха възможността за квантово заплитане едновременно на три кубита. Досега това бе възможно само за два квантови бита. Трите сплетени кубита значително опростяват механизма за корекция на грешките при квантовите пресмятания – нещо, което все още е неопределима преграда пред изграждането на квантови компютри с голяма изчислителна мощност и много кубити.

Квантовото запитане на кубитите, които се считат за условни аналози на транзисторните ключове в традиционните чипове, означава, че те имат еднакви квантови свойства. Промяната на което и да е от тези квантови свойства (параметри) при един от заплетените кубити променя и параметрите на втория, а сега и на третия кубит. Това могат да бъдат например, направлението на спина на електроните, който в зависимост от своята посока може да означава логическа 0 или логическа 1. Тези свойства се използват в квантовите алгоритми, а когато кубитите са в състояние на суперпозиция – съществуват частично във всичките си теоретично възможни състояния едновременно, то това експоненциално ускорява изчисленията, но засега само за тесен кръг от задачи.

Заплитането на трите кубита е осъществено в силициева основа с използването на допълнителна структура от химични съединения на силиция и трети слой силиций плюс германий. Всяка една от тези три структури включва кубит във вид на обикновен електрон. Всичко се управлява чрез гейтове от алуминий, а спиновете на електроните се променят със силно магнитно поле, което разделя резонансните честоти на трите кубита, като по този начин става възможно управлението на всеки един от тях поотделно.

Третият заплетен кубит може да се използва както за значително ускоряване на пресмятанията, така и за корекция на грешките и за мащабиране на квантовите системи. Използването на трети кубит повишава надеждността и точността на квантовата изчислителна система до 88%, като по този начин се дава възможност за извършване корекция на грешките и създаването на квантови изчислителни системи с голям брой кубити.