Новый материал может «иммунизировать» топологические квантовые биты

Новый материал может «иммунизировать» топологические квантовые биты, чтобы они были достаточно устойчивыми для построения квантового компьютера. Предоставлено изображение Университета Пердью / Мортеза Кайялья

Квантовые компьютеры будут обрабатывать значительно больше информации одновременно по сравнению с современными компьютерами. Но строительные блоки, которые содержат эту информацию — квантовые биты или «кубиты» — слишком чувствительны к их окружению, чтобы работать достаточно хорошо прямо сейчас, чтобы построить практический квантовый компьютер.

Короче говоря, кубиты нуждаются в лучшей иммунной системе, прежде чем они смогут вырасти.

Новый материал, спроектированный исследователями Университета Пердью в тонкую полоску, на шаг ближе к «иммунизации» кубитов от шума, такого как тепло и другие части компьютера, который влияет на то, насколько хорошо они хранят информацию. Работа появляется в Physical Review Letters.

Тонкая полоска, называемая «нанолентой», представляет собой разновидность материала, который проводит электрический ток по своей поверхности, но не изнутри — называемый «топологическим изолятором» — с двумя сверхпроводящими электрическими выводами, образуя устройство, называемое «джозефсоновским переходом».

В квантовом компьютере кубит «запутывается» с другими кубитами. Это означает, что чтение квантовой информации из одного кубита автоматически влияет на результат другого, независимо от того, насколько далеко они находятся друг от друга.

Без запутанности быстрые вычисления, которые отделяют квантовые вычисления, не могут произойти. Но запутанность и квантовая природа кубитов также чувствительны к шуму, поэтому они нуждаются в дополнительной защите.

Усиленный сверхток на поверхности топологического изолятора этого устройства может придать особые свойства, которые делают кубиты более устойчивыми. Предоставлено изображение Университета Пердью / Мортеза Кайялья

Устройство из нано-ленты топологического изолятора Джозефсона является одним из многих вариантов, которые исследователи исследовали для построения более упругих кубитов. Эта упругость может быть обусловлена ​​особыми свойствами, создаваемыми путем проведения сверхтока на поверхности топологического изолятора, где спин электрона привязан к импульсу.

Пока что проблема заключается в том, что сверхток имеет тенденцию просачиваться внутрь топологических изоляторов, не давая ему полностью течь по поверхности.

Чтобы получить более устойчивые, топологические кубиты нуждаются в сверхтоках, чтобы течь через поверхностные каналы топологических изоляторов.

«Мы разработали действительно чистый материал в том смысле, что в объеме топологического изолятора нет проводящих состояний», — сказал Йонг Чен, профессор физики и астрономии Пердью, электротехники и вычислительной техники, а также директор Института квантовой науки и техники Пердью. «Сверхпроводимость на поверхности — это первый шаг к созданию этих топологических квантовых вычислительных устройств на основе топологических изоляторов».

Мортеза Кайялья, бывший доктор философии Студент из лаборатории Чена может показать, что сверхток полностью обволакивает новый топологический нано-углеродный изолятор при температуре на 20 процентов ниже «критической температуры», когда соединение становится сверхпроводящим. Эксперимент проводился в сотрудничестве с лабораторией профессора физики и астрономии Пердью Леонида Рохинсона.

«Известно, что при понижении температуры сверхпроводимость увеличивается, — сказал Чен. «Тот факт, что при использовании более низких температур для нашего устройства протекал намного более сильный ток, было свидетельством того, что оно течет вокруг этих защитных поверхностей».

Источник информации: https://phys.org/news/2019-02-immunizing-quantum-bits.html#jCp

Тимеркаев Борис — 68-летний доктор физико-математических наук, профессор из России. Он является заведующим кафедрой общей физики в Казанском национальном исследовательском техническом университете имени А. Н. ТУПОЛЕВА — КАИ

comments powered by HyperComments
Оценки статьи:
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 оценок, среднее: 1,00 из 5)
Загрузка...