Регистрация пройдена успешно!
Пожалуйста, перейдите по ссылке из письма, отправленного на

Ученые создали принципиально новый кубит для квантового компьютера

© Пресс-служба НИТУ "МИСиС"Оборудование лаборатории "Сверхпроводящие метаматериалы" НИТУ "МИСиС", занимающейся изучением метаматериалов и созданием квантового компьтера
Оборудование лаборатории Сверхпроводящие метаматериалы НИТУ МИСиС, занимающейся изучением метаматериалов и созданием квантового компьтера

МОСКВА, 9 апр – РИА Новости. Ученые из НИТУ "МИСиС" и Российского квантового центра в сотрудничестве с исследователями МФТИ и Сколтеха, а также Университета Лондона и Национальной физической лаборатории в Теддингтоне (Великобритания), Университета Карлсруэ и Института фотонных технологий (Германия) создали принципиально новый кубит, основанный не на джозефсоновском переходе, представляющем собой разрыв в сверхпроводнике, а на сплошной сверхпроводящей нанопроволоке. Работа исследователей опубликована в Nature Physics.

Руководитель лаборатории сверхпроводящих метаматериалов НИТУ МИСиС профессор Алексей Устинов с коллегами
Физик: универсальный квантовый компьютер могут создать через 10 летКвантовые вычислительные приборы, способные решать любые вычислительные задачи, в принципе можно создать уже через 10 лет, считает российский физик Алексей Устинов, один из ведущих специалистов в области квантовых вычислений в России.
Несмотря на то, что универсальный квантовый компьютер ещё не создан, принцип вычислений, заложенный в его основу, уже сейчас позволяет решать сверхсложные задачи. Например, в некоторых лабораториях при помощи кубитов моделируют химические соединения и материалы, воссоздают механизм процессов фотосинтеза. Поэтому так важно как можно скорее усовершенствовать основные элементы квантового компьютера, в частности, – главную вычислительную ячейку – кубит.  

Существует несколько подходов к созданию кубитов. Например, созданы кубиты, работающие в оптическом диапазоне. Однако их сложно масштабировать, в отличие от кубитов на сверхпроводниках, работающих в радиодиапазоне и основанных на так называемых джозефсоновских переходах. Каждый такой переход представляет собой разрыв сверхпроводника, а, точнее, слой диэлектрика, через который туннелируют электроны. 

Так художник представил себе сверхстабильный кубит при комнатной температуре
Физики создали квантовый компьютер, разлагающий числа на множителиФизики из МИТ создали квантовый компьютер из пяти атомов, способный разлагать числа на простые множители, масштабы которого можно легко и произвольно расширять или уменьшать, что открывает дорогу к взлому большинства систем шифрования.
Новый кубит основан на эффекте квантового проскальзывания фазы – контролируемого периодического разрушения и восстановления сверхпроводимости в сверхтонкой (порядка 4 нм толщиной) нанопроволоке, которая в обычном состоянии имеет довольно большое сопротивление. Впервые этот предсказанный в теории эффект наблюдал в эксперименте руководитель данной работы Олег Астафьев, сейчас он заведует лабораторией "Искусственных квантовых систем" МФТИ, является профессором Университета Лондона и Национальной физической лаборатории в Теддингтоне. Его пионерская работа была опубликована в журнале Nature в 2012 году.

Как рассказал один из соавторов новой работы Алексей Устинов, руководящий группой Российского квантового центра и заведующий лабораторией "Сверхпроводящие метаматериалы" НИТУ "МИСиС", а также являющийся в Германии профессором Института технологий Карлсруэ, – сейчас удалось создать новый тип сверхпроводящих устройств, во многом аналогичных СКВИДу (SQUID, Superconducting Quantum Interference Device — "сверхпроводящий квантовый интерферометр").

Алексей УстиновСистема защищенной связи, созданная в Российском квантовом центре
Физик: первые квантовые процессоры будут основаны на сверхпроводникахПервые универсальные квантовые компьютеры, скорее всего, будут построены на базе сверхпроводниковых технологий, а не их быстро развивающихся полупроводниковых конкурентов.
По сути, СКВИД – это сверхчувствительный магнитометр, используемый для измерения слабых магнитных полей и основанный на джозефсоновских переходах. Только вместо магнитного поля интерференция в новом устройстве вызывается электрическим полем, меняющем электрический заряд на островке между двумя нанопроволоками. Эти проволочки играют в устройстве роль джозефсоновских переходов, при этом они не требуют создания разрывов и могут быть изготовлены из одного слоя сверхпроводника. 

Как отметил Алексей Устинов, в данной работе удалось показать, что данная система может работать как зарядовый интерферометр. "Если проволочку разбить на два участка, – говорит ученый, – сделать в центре утолщение, то меняя затвором заряд на этом утолщении можно, фактически, делать периодическую модуляцию процесса квантового туннелирования магнитных квантов через проволоку, что и наблюдается в этой работе". Это ключевой момент, доказывающий, что получен управляемый и когерентный эффект, и что его можно применять для создания кубитов нового поколения.

Лист липы в солнечном свете
Физики применили квантовую симуляцию для расшифровки механизмов фотосинтеза
СКВИД-технологии уже нашли свое применение в ряде медицинских сканирующих аппаратов, таких как магнитокардиографы и магнитоэнцефалографы, в приборах, улавливающих ядерный магнитный резонанс, а также в геофизических и палеогеологических методах разведки горных пород. 

По словам профессора Устинова, перед учеными стоит ещё много фундаментальных задач, связанных с изучением работы нового кубита. Однако уже сейчас понятно, что речь идет о кубитах, обладающих не меньшей, а может и большей функциональностью. Важно также и то, что новые кубиты более просты в изготовлении. На этом принципе может быть построен весь набор элементов сверхпроводящей электроники. 


Оценить 42
Рекомендуем
РИА
Новости
Лента
новостей
Сначала новыеСначала старые
loader
Онлайн
Заголовок открываемого материала
Чтобы участвовать в дискуссии
авторизуйтесь или зарегистрируйтесь
loader
Чаты
Заголовок открываемого материала