От цирка и детских качелей
до нового стандарта производительности
кремниевых чипов.
При всей скорости вычислительных систем, нам категорически необходимо иметь возможность сохранять данные в кубите столько, сколько потребуется для проведения с ними этих самых квантовых вычислений. Время, в течение которого кубиты могут манипулировать всё более сложными вычислениями, называется «временем когерентности».
Две миллисекунды, или две тысячные доли секунды, – для нас ничто, а вот для квантовых вычислений – достаточно. И теперь у нас это время есть: группа исследователей из Университета Нового Южного Уэльса в Сиднее доказала, что «спиновые кубиты» – как основные единицы информации в квантовых компьютерах, – могут хранить её до двух миллисекунд.
«Более длительное время когерентности означает, что у вас есть больше времени для хранения вашей квантовой информации – это именно то, что вам нужно при выполнении квантовых операций, – говорит аспирант Аманда Сидхаус, чья работа в области теоретических квантовых вычислений значительно способствовала успеху исследования. – Время когерентности в основном говорит вам, как долго вы можете выполнять все операции в любом алгоритме или последовательности, прежде чем вы потеряете всю информацию в своих кубитах».
Для справки, и чтобы понять: результаты этого исследования более чем в 100 раз превышает предыдущие эталонные тесты. Но как это удалось?
«Сначала мы теоретически показали, что можем улучшить время когерентности, непрерывно вращая кубиты, – говорит г-жа Ингвильд Хансен, руководитель исследования. – Если представить артиста цирка, который крутит тарелки – пока они ещё вращаются, представление может продолжаться. Точно так же, если мы непрерывно двигаем кубиты, они могут хранить информацию дольше. Мы показали, что такие «одетые» кубиты обладают временем когерентности более 230 микросекунд [230 миллионных долей секунды]».
А далее, чтобы обеспечить индивидуальное управление кубитами, исследователи заставили их раскачиваться взад-вперёд наподобие метронома. Получается, если к любому кубиту применить индивидуальное электрическое поле, это выведет его из общего резонанса, после чего ему можно будет задать другой темп – не такой, как у соседей. А главное – при разнице в темпах будет сохраняться ритм колебаний.
«Подумайте об этом, как о двух детях на качелях, которые синхронно качаются вперёд и назад, – говорит г-жа Сидхаус. – Если мы дадим одному из них толчок, мы можем заставить их достичь конца своей дуги на противоположных концах, так что один может быть 0, когда другой теперь 1».
В результате теперь наука умеет не только управлять кубитом индивидуально (то есть электронно), находясь под влиянием глобального управления (то есть – магнитно), но и увеличивать время когерентности, которое теперь значительно больше подходит для вожделенных квантовых вычислений.
По материалам АРМК.
