В 1936 году Алан Тьюринг сформулировал идею вычислительной машины, которая в том или ином виде реализована в каждом электронном устройстве с процессором. Одним из столпов этой концепции был постоянный обмен данными между процессором и элементами памяти. Для классических компьютеров физическая основа обмена данными абсолютно прозрачна – в конечном итоге все сводится к прохождению по проводу электрического сигнала. А вот в квантовых компьютерах все гораздо сложнее.
Проблема здесь в том, что квантовая природа компьютера подразумевает и квантовую природу его памяти. Это означает, что в физическом плане в качестве единицы информации рассматривается состояние, в котором после операции записи данных находится некая квантовая система, играющая роль элемента памяти. Поэтому при реализации всех операций с памятью актуальны все сложности, связанные с измерением физических параметров в микромире. Например, современные технологии просто не позволяют считать с квантового элемента информацию так, чтобы ее не разрушить. Более того, когда квантовая система взаимодействует с окружающим веществом, ее состояние меняется со временем, а значит, связанная именно с этим состоянием информация будет рано или поздно потеряна. В итоге складывается ситуация, когда информация портится, а проверить ее сохранность нет возможности, потому что входе проверки информация разрушается.
Возможное решение проблемы проверки информации предложили исследователи из Штутгартского университета и Пекинского исследовательского центра вычислительной техники, которые предложили метод оценки состояния квантовой системы по ее взаимодействию с внедренным объектом-маркером. Ученые предполагают, что этот метод как раз и позволит реализовать схемы квантовой коррекции ошибок.
Суть идеи заключается в использовании интересной особенности соединений с редкоземельными элементами. Такие соединения обладают флюоресценций, когда из возбужденных состояний в основное могут перейти электроны только с определенными спинами. Реализовать такую схему ученые смогли, поместив в кристалл ортосиликата иттрия (YSO) ион-маркер церия Ce3 +. В такой системе сначала с помощью лазерных импульсов электрон церия приводится специфической спиновое состояние, после чего с помощью микроволнового излучения создается состояние суперпозиции этого электрона со спинами окрестных атомных ядер YSO. В результате появляется возможность выявлять возмущение спинов YSO по флуоресцентному сигналу Ce3 +.
Интересен и тот факт, что в ходе эксперимента ученым удалось различить сигнала родного иона-маркера! Этот успех показывает, что даже единичные редкоземельные ионы, помещенные в кристаллическую среду, могут быть эффективными маркерами ее состояния.
Интересная работа, даже не с только перспектив строительства квантовых компьютеров, но и как образец тонких манипуляция над квантовыми объектами.
Мне важно Ваше мнение. Если нравится, ставьте лайк, подписывайтесь.
