Квантові комп’ютери працюють, використовуючи в своїх цілях дивні закони світу квантової фізики, що дає їм величезну обчислювальну потужність і швидкість. Інформація в таких комп’ютерах зберігається і обробляється в квантових бітах (кубітах), які чимось нагадують біти звичайних комп’ютерів, але які можуть функціонувати досить екзотичним чином. В основі принципу роботи квантового комп’ютера лежить явище квантової заплутаності, яке дозволяє зв’язати кубіти між собою і сформувати квантові ланцюги, що реалізують необхідний алгоритм обробки інформації.
Однак, до останнього часу дослідникам вдавалося заплутати максимум два кубіти на поверхні квантового чіпа. І лише недавно, вченим з японського інституту фізико-хімічних досліджень riken вдалося заплутати відразу три кубіти, створених на базі кремнієвих квантових точок.
В даному випадку кубіти представляли собою маленькі круглі крем’яні частинки, звані квантовими точками. Такі квантові точки є одним з найголовніших кандидатів для створення квантових бітів в комп’ютерах наступних поколінь, які будуть мати кремнієві квантові процесори. Квантові точки могутсохранять стабільність протягом довгого часу, їх станом легко управляти, вони здатні працювати при більш високих температурах, ніж кубіти на основі надпровідників, і зчитування міститься в них інформації також не викликає ніяких складнощів.
Пристрій, який використовувався для заплутування трьох кубітів, містить три квантових точки, управління якими здійснюється за допомогою ізольованих алюмінієвих провідників, які можна порівняти з затворомполевого транзистора. У кожній з квантових точок присутній один електрон, спін (напрямок обертання) якого є носієм квантової інформації. Магнітне поле, що має задані градієнти, ізолює резонансні частоти кубітів, роблячи їх незалежними і дозволяючи управляти кожним кубітом окремо.
Процедура заплутування трьох кубітів розпочалася із заплутування двох кубітів, які утворили двох-кубітний логічний елемент, що є базовою одиницею схем квантових комп’ютерів. І потім вчені зробили заплутування третього кубіта вже зі сформованим раніше логічним елементом. Отримавши групу з трьох заплутаних кубітів, вчені виміряли її основні характеристики, при цьому, показник якості заплутаності склав 88 відсотків. Таке значення говорить про те, що з 88-відсотковою ймовірністю потрійний кубіт буде перебувати в “правильному” стані на момент проведення вимірювань.
Технологія створення потрійної квантової заплутаності може стати дуже корисним інструментом дляметодів виявлення і корекції помилок. Вся проблема полягає в тому, що кубіти квантових комп’ютерів мають тенденцію на перший погляд в абсолютно випадкові моменти часу змінювати свій стан, що призводить до втрати квантової інформації. Така зміна є наслідком впливу квантової інтерференції, що виникає через вплив різних факторів з навколишнього середовища, в основному через перешкоди теплової, магнітної та електромагнітної природи.
Для виявлення і корекції виникаючих помилок використовуються методи, кардинально відрізняються від методів корекції на звичайних комп’ютерах. У більшості випадків використовуються складні мережі з доплнітельних кубітів, “стежать” за станом один одного. Наприклад, в технології корекції помилок від компанії ibm використовуються незапутані ні з ким окремі кубіти, які займаються контролем стану їх заплутаних сусідів.
“найближчим часом ми плануємо реалізувати і продемонструвати просту технологію детектування і виправлення помилок на прикладі пристрою, що містить 10 трійок заплутаних між собою кубітів” – пишуть дослідники, – ” після цього ми плануємо створити пристрої з 50-100 кубітами і розробити більш складні і досконалі протоколи корекції помилок. Все це разом стане великим кроком на шляху до створення великомасштабного квантового комп’ютера, який може з’явитися на світ вже протягом цього десятиліття”.
ключові слова: кубіт, заплутаність, квантова, точка, комп’ютер, корекція, помилка
першоджерело
інші новини по темі:
Квантовий стрибок-вчені ibm заклали основу для практичної реалізації м …
Компанія google починає впроваджувати перші технології корекції помилок в обла …
Фізики встановили новий рекорд, заплутавши одночасно 10 надпровідних куб …
Компанія google пророкує появу повноцінних квантових комп’ютерів, зокрема …
