Учёные предложили новый метод создания квантового интерфейса для передачи данных, который задействует сверхпроводящие структуры в форме кубитов — ключевых деталей квантовых компьютеров. Эти структуры могут действовать в двух режимах: стационарном, для хранения и обработки данных, и в режиме «летающих» кубитов, передающих информацию по цепочке. Учёные придумали управлять такими кубитами с помощью импульсов магнитного потока, чтобы минимизировать потерю информации при передаче. Этот подход способствует созданию компактных и энергоэффективных квантовых процессоров для задач, которые не под силу обычным компьютерам. Об этом «Жуковский.Life» рассказали в пресс-службе Российского научного фонда. Исследование было опубликовано в журнале Chaos, Solitons and Fractals.
Квантовые компьютеры могут решать задачи, которые не под силу классическим суперкомпьютерам, например, моделирование сложных молекул или оптимизация логистических систем. Проблема в том, что их развитие тормозят сложности с квантовой связью: кубиты очень чувствительны к внешним воздействиям и легко теряют свои свойства. Сейчас для передачи данных используют микроволновые резонаторы, но они сложны в техническом плане и их трудно уменьшить. Более того, увеличение числа кубитов в системе вызывает перекрёстные помехи, что усложняет масштабирование. Поэтому учёные ищут другие технологии управления кубитами.
Исследователи из Нижегородского и Московского университетов предложили гибридную систему, использующую адиабатические квантовые параметроны для управления квантовыми состояниями. Эта система работает при криогенных температурах и позволяет поддерживать устойчивое циркулирование тока, что делает её подходящей для использования в качестве кубитов. Параметроны могут переключаться в режим «летающих» кубитов, передающих данные, благодаря динамической волне переключений между элементами. Это обеспечивает стабильную передачу информации.
Главное преимущество нового подхода в том, что один физический процесс — циркуляция тока под воздействием магнитного поля — обеспечивает и хранение, и передачу квантовых состояний. Адиабатические параметры меньше по размеру, чем микроволновые резонаторы, что упрощает их масштабирование.
«Созданная система с «летающими» кубитами ускорит внедрение квантовых технологий, снизив затраты и упростив масштабирование систем. Это открывает новые возможности для создания гибридных вычислительных и телекоммуникационных систем», — подчёркивает руководитель проекта Марина Бастракова, кандидат физико-математических наук.