Найден способ "расслышать" неуловимую частицу для квантового компьютера

МОСКВА, 16 февраля. /ТАСС/. Ученые Национального исследовательского ядерного университета МИФИ разработали новый способ обнаружения труднораспознаваемых квазичастиц, который может помочь в разработке квантовых компьютеров. Об этом ТАСС рассказали в пресс-службе вуза.

Физики из МИФИ теоретически доказали, что добавление немагнитных примесей в традиционный сверхпроводник не мешает, а, наоборот, помогает обнаружить так называемые майорановские нулевые моды - квазичастицы, возникающие внутри сверхпроводников и обладающие нулевой энергией. Как пояснили в ядерном университете, квазичастицы - это не новые частицы, а скорее "волны" или "возбуждение" в веществе, которые ведут себя как самостоятельные частицы. Майорановские нулевые моды - квазичастицы, стоящие в первых строках списка наиболее подходящих "кандидатов" на роль кубитов в квантовых компьютерах. Благодаря своим квантовым свойствам они идеально защищены от помех - информация в них не теряется. Это делает их идеальным "кирпичиком" для мощного и надежного квантового компьютера. Однако, существует проблема: обнаружить майорановские нулевые моды невероятно трудно. В экспериментах сигналы от них тонут в шуме от других, "паразитных" частиц, которые имеют почти такую же энергию.

Ученые всего мира до сих пор пытались решить эту проблему, подбирая суперчистые и экзотические материалы. Однако физики из МИФИ предложили неожиданный и более простой подход, который они проверили с помощью компьютерного моделирования. Ученые доказали, что не нужно искать идеальные материалы, достаточно взять обычный сверхпроводник и специально добавить в него примеси. В этом случае работает так называемый эффект энергетического фильтра. Оказалось, что немагнитная примесь "расталкивает", как выражаются авторы открытия, все шумные, паразитные частицы, заставляя их менять свою энергию, удаляясь от майорановской моды. В итоге между нужным сигналом и шумом образуется четкий зазор, и частицу наконец-то можно зарегистрировать.

По словам заведующего кафедрой физики твердого тела и наносистем НИЯУ МИФИ, доктора физико-математических наук Михаила Маслова, работа российских ученых имеет принципиальное значение, поскольку открывает путь к использованию более доступных материалов в квантовых вычислениях.