Инженеры Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) успешно реализовали один из самых известных мысленных квантовых экспериментов в реальных условиях. Их достижение предлагает более надёжный способ выполнения квантовых вычислений и может помочь в решении проблемы коррекции ошибок — одного из главных препятствий на пути к созданию работающего квантового компьютера.

Команда учёных под руководством профессора Андреа Морелло использовала атом сурьмы, который значительно сложнее стандартных кубитов — базовых квантовых элементов. «В нашем эксперименте роль „кошки" играет атом сурьмы. Сурьма — тяжёлый атом с большим ядерным спином, который может принимать восемь различных направлений, а не только два», — поясняет Си Юй, ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Nature Physics.

Слева направо: исследователи UNSW Бенджамин Вильгельм, Си Юй, профессор Андреа Морелло, доктор Даниэль Холмс. Источник: UNSW Sydney

Эта особенность имеет важное значение для разработки квантовых компьютеров. В то время как обычный кубит может находиться только в двух состояниях (0 или 1), атом сурьмы предоставляет больше возможностей для защиты квантовой информации. «Как гласит поговорка, у кота девять жизней. Одной царапины недостаточно, чтобы его убить. Нашей метафорической „кошке" понадобится семь последовательных ошибок, чтобы превратить „0" в „1"», — объясняет Юй.

Атом сурьмы размещён внутри кремниевого квантового чипа, подобного тем, что используются в компьютерах и мобильных телефонах, но адаптированного для работы с квантовым состоянием отдельного атома. Чип был изготовлен доктором Даниэль Холмс из UNSW, а атом сурьмы внедрён специалистами Мельбурнского университета.

Значимость этого прорыва заключается в том, что он открывает путь к новому способу выполнения квантовых вычислений с повышенной устойчивостью к ошибкам. «Если происходит ошибка, то мы обнаруживаем её сразу же и можем исправить до того, как накопятся другие», — отмечает профессор Морелло.

Подробнее на iXBT