Новое открытие российских ученых упростит разработку сверхпроводящих квантовых компьютеров, которые обладают огромным потенциалом для решения сложных задач

Российские физики обнаружили, что взаимодействие отдельных световых частиц с кубитами, работающими на сверхпроводимости, может быть использовано для полного считывания их состояния и отслеживания изменений в их свойствах. Это открытие в будущем может значительно упростить архитектуру квантовых интегральных схем, основанных на таких вычислительных блоках.

Российские ученые добились прорыва в области квантовых вычислений. Группа физиков из МФТИ под руководством профессора Олега Астафьева доказала, что одиночные фотоны могут использоваться для считывания состояния сверхпроводящих кубитов - искусственных атомов, служащих основой квантовых компьютеров.

Это открытие имеет колоссальное значение для развития квантовой вычислительной техники. В настоящее время для считывания информации с кубитов используются сложные микроволновые резонаторы. Использование фотонов позволит отказаться от этих громоздких систем, что существенно упростит архитектуру квантовых интегральных схем.

Исследователи давно интересовались возможностью использования света для взаимодействия с кубитами. Ключевым моментом стало изучение процесса поглощения и повторного излучения фотонов кубитами.

Для проведения эксперимента физики создали сверхпроводниковый кубит и соединили его с волноводом. Наблюдая за движущимися электромагнитными волнами, они смогли проследить за изменением квантового состояния искусственного атома. Результаты показали, что фотоны способны "считывать" всю информацию о состоянии кубита, что открывает новые возможности для управления квантовыми вычислениями.

По словам Андрея Васенина, научного сотрудника МФТИ, прошедший мимо кубита импульс света содержит всю информацию о его эволюции. Кроме того, было продемонстрировано, что энергия импульса точечно меняется на один фотон при взаимодействии с кубитом.

Важно отметить, что прямое наблюдение этих явлений затруднено из-за шумов. Однако, благодаря быстрой обработке большого объема экспериментальных данных, российским ученым удалось преодолеть эту трудность.

Фото: Wikimedia Commons/Подложка новейших квантовых компьютеров D-Wave , Стив Юрветсон , (Creative Commons Attribution 2.0 Generic.)