Физики удваивают когерентность кубитов – открывается путь к более быстрым квантовым вычислениям

Финские исследователи из Университета Аалто сообщили о достижении ими значительного прогресса в области квантовых вычислений. Команда установила новый научный рекорд по времени когерентности трансмон-кубитов, ключевому показателю производительности в квантовых вычислениях. В частности, они достигли времени когерентности эхо-сигнала в 1 миллисекунду для передающего кубита при медиане в 0,5 миллисекунды. Это превосходит предыдущие данные, составлявшие около 0,6 миллисекунд.

Как известно, время когерентности означает продолжительность, в течение которой кубит может сохранять свое квантовое состояние без ошибок, вызванных шумом окружающей среды. Другими словами, кубиты могут оставаться в хрупком квантовом состоянии (также известном как суперпозиция) дольше, прежде чем произойдет декогеренция. Когда это происходит, кубит теряет всю свою квантовую информацию. Следовательно, более длительное время когерентности означает больше времени для выполнения сложных операций без потери точности. Это также уменьшает необходимость в серьезной квантовой коррекции ошибок, что имеет решающее значение для создания практических отказоустойчивых квантовых компьютеров. Иначе говоря, чем больше это время, по крайней мере теоретически, тем более удобным становится квантовый компьютер.

“Квантовые компьютеры находятся на грани того, чтобы стать полезными благодаря повышению когерентности и точности работы кубитов. Первые приложения, по-видимому, заключаются в решении сложных, но коротких математических задач, таких как задачи бинарной оптимизации высокого порядка”, - указывает Микко Меттонен, профессор квантовой технологии в Университете Аалто. Чтобы достичь этого  результата, команда создала высококачественные кубиты transmon в помещениях Университета Аалто. Необходимые сверхпроводящие материалы были предоставлены национальным исследовательским институтом Финляндии VTT. “На данный момент квантовая коррекция ошибок лишь незначительно улучшает когерентность кубитов из-за все еще слишком частых ошибок на физических кубитах. Таким образом, для эффективной коррекции квантовых ошибок требуется несколько улучшений в два раза, и эти первые из них обеспечивают наибольшее преимущество с точки зрения необходимого количества физических кубитов”, - пояснил Меттонен.

Как отмечают  западные научные эксперты, это достижение является важной победой не только для команды, но и для Финляндии в целом. Это может, в частности, помочь Финляндии позиционировать себя как мирового лидера в области квантовых технологий.

Сообщается, что эти исследования поддерживались, в частности, финским квантовым центром (FQF) и Центром передового опыта в области квантовых технологий Академии Финляндии. 

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.