Открытие физиков повысит эффективность управления квантовой памятью
Исследователи из России раскрыли ранее неизвестную форму поведения трехуровневых квантовых систем, своеобразные квантовые "ловушки", которые значительно усложняют поиск оптимальных методов контроля подобных объектов.
Это открытие поможет ученым быстрее разрабатывать методы управления квантовой памятью, сообщила пресс-служба НИТУ МИСИС.
"Оптимальное управление такими системами - сложная задача, сравнимая с поиском высшей точки в горной местности вслепую: двигаясь вверх, можно достичь вершины, но не всегда ясно, самая ли она высокая. Аналогично в задачах управления квантовыми системами возникает некоторый ландшафт, в котором могут существовать "ловушки" - субоптимальные решения, которые трудно улучшить стандартными методами оптимизации", - пояснил главный научный сотрудник НИТУ МИСИС Александр Печень, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Ученые пришли к такому выводу при изучении поведения нескольких сложных квантовых систем, которые обладают тремя четко выраженными энергетическими уровнями. Подобные объекты, в число которых входят так называемые лямбда-атомы, сейчас широко применяются в квантовой оптике и при создании квантовой памяти, а также они рассматриваются как основа для кутритов - аналогов кубитов с тремя состояниями, которые могут стать новыми "строительными блоками" для квантовых процессоров.
Для создания подобных кубитов необходимо научиться максимально оптимальным образом управлять поведением лямбда-атомов и похожих на них систем, для чего ученые применяют особым образом сформированные лазерные импульсы. В прошлом физики считали, что решению этой задачи не должны мешать локальные субоптимальные решения, однако физики обнаружили ранее неизвестные формы "ловушечного" поведения.
"Мы выяснили, что при наличии особых симметрий в системе возникает гораздо более выраженное ловушечное поведение, чем считалось ранее. Это существенно усложняет поиск оптимальных управляющих импульсов и требует разработки новых подходов к оптимизации квантовых процессов", - пояснил ведущий инженер НИТУ МИСИС Борис Волков, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как отмечают исследователи, результаты проведенных ими расчетов углубляют понимание фундаментальных ограничений в управлении квантовыми объектами. Эти сведения помогут разработать более эффективные системы контроля квантовой памяти и многоуровневых кубитов, подытожили авторы открытия.