Сверхпроводниковый квантовый компьютер "подключили" к обычному оптоволокну
МОСКВА, 2 апреля. /ТАСС/. Физики из США создали устройство, позволяющее преобразовать микроволновые сигналы, используемые в работе сверхпроводящих квантовых компьютеров, в инфракрасное излучение, которое можно передавать через обычное оптоволокно. Это упростит разработку распределенных квантовых компьютеров, сообщила пресс-служба Гарвардского университета.
"До создания первых подобных систем пока далеко, но для их появления нам необходимо найти удобный и практичный способ связывания их компонентов. Оптические фотоны являются одним из самых перспективных кандидатов на эту роль, так как они позволяют надежно переносить информацию с минимальными потерями и с максимально возможной скоростью", - пояснила научный сотрудник Гарвардского университета (США) Хана Уорнер, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как отмечают Уорнер и ее коллеги, одним из главных препятствий для развития квантовых компьютеров сейчас является то, что увеличение числа взаимодействующих кубитов ведет к быстрому росту уровня случайных помех, нарушающих квантовое состояние этих ячеек памяти и сокращающих время их жизни. Для решения этой проблемы многие физики предлагают разбить квантовый компьютер на множество независимых блоков из нескольких кубитов, соединенных друг с другом при помощи "квантового интернета".
За последние годы зарубежные и российские ученые достигли значительных успехов в создании подобных коммуникационных систем, однако их дальнейшему развитию мешает то, что через один подобный канал связи единовременно можно передать информацию о квантовом состоянии лишь одной ячейки памяти, и также для его работы нужны температуры, близкие к абсолютному нулю. Их невозможно достичь без громоздких систем охлаждения, что сильно ограничивает работу подобных систем связи.
Американские исследователи выяснили, что эту проблему можно преодолеть, если преобразовать микроволновые сигналы, используемые для управления работой и обмена данными между кубитами в сверхпроводящих компьютерах, в инфракрасное или терагерцовое излучение. Этого можно добиться, если соединить один из кубитов квантового компьютера с резонатором на базе тонких пленок из ниобата лития, чьи оптические свойства сильно меняются под действием электрических полей.
Как показали проведенные физиками опыты, данное устройство длиной всего в два миллиметра позволяет кубитам с высокой эффективностью и вероятностью успеха как передавать во внешнюю среду информацию о своем состоянии, закодированную в свойствах частиц света, так и считывать ее с поступающих в них фотонов. В перспективе эта технология значительно упростит обмен информацией между различными блоками распределенных квантовых компьютеров, подытожили Уорнер и ее коллеги.