Šis darbs ir „jauns pasaules rekords”.
Uzstādīts jauns rekords superprecīzā kubitu — kvantu datoru būvniecības bloku — vadībā. Ja izdosies paplašināt šo sasniegumu, tas var novest pie kvantu datoru izveides ar mazāku kļūdu skaitu.
Lai manipulētu vai kodētu informāciju kubitā, kvantu dators var izmantot tā saukto vienkubu vārstu, kas maina kvantu bita stāvokli, līdzīgi kā viens vai vairāki tranzistori kontrolē klasisko bitu. Parasti šāds vārsts kļūdās vismaz vienu reizi uz 1000 stāvokļa izmaiņām, un dažreiz pat biežāk. Tā kā aprēķini prasa miljonus operāciju un simtiem kvantu vārstu, šīs kļūdas ātri uzkrājas, padarot aprēķinus neuzticamus.
Oksfordas universitātē izveidots vienkubu vārsts, kas kļūdās aptuveni vienu reizi uz 10 miljoniem operāciju. Raksts par izstrādi pieņemts publicēšanai žurnālā Physical Review Letters.
„Iespēja tikt piemeklētam ar zibeni gada laikā ir aptuveni trīs reizes augstāka nekā šī kubita kļūdas iespēja,” salīdzināja doktorants Ārons Leu.
Jaunā kubita pamatā ir pozitīvi lādēts kalcija jons. Elektromagnētiskās spēka tur to slazdā virs čipa, kas aprīkots ar miniatūrām sastāvdaļām, kas izstaro precīzi kontrolētas mikroviļņus. Tie šeit spēlē galveno lomu: virzot starojumu uz kubitu, pētnieki spēja izveidot vārstu, kas maina tā kvantu stāvokli ar izcilu uzticamību.
Šis darbs ir „jauns pasaules rekords” spēju vadīt atsevišķa kubita stāvokli, norādīja fiziķis Dāniels Slihters no Nacionālā standartu un tehnoloģiju institūta Kolorādo.
„Šāds tehniskais sasniegums ir iespaidīgs — lai iegūtu tik augstu precizitāti, daudziem elementiem jāstrādā nevainojami,” piekrita profesors Džonatans Homs no Cīrihes Šveices Federālās tehniskās skolas.
Slihters uzskata, ka viens no panākumu faktoriem bija attīstība veidos, kā ģenerēt precīzi kalibrētus mikroviļņus. Šis progress kļuva iespējams, jo šādas tehnoloģijas ir kritiski svarīgas tradicionālajām sakaru sistēmām.
Patiesi, tika izmantoti gatavi augstas kvalitātes ierīces, atzina eksperimentos vadījušais Mārio Geli. Bet tās bija rūpīgi jākalibrē, viņš piebilda. Turklāt bija nepieciešams identificēt visus iespējamos kļūdu avotus, kas rodas kubita un mikroviļņu mijiedarbībā.
Lai īstenotu jebkuru kvantu programmu, būs nepieciešams ne tikai vairāk kubitu, bet arī cits mikroviļņu vadības elementu komplekts, kas noteiks mijiedarbību starp kubitiem. Jo lielāka un sarežģītāka kļūst sistēma, jo vairāk iespēju kļūdām.
Pētnieki uzskata, ka nākamo gadu laikā viņi spēs paplašināt sistēmu līdz divkubu vārstiem, saglabājot tikpat zemu kļūdu līmeni. Tikmēr jau iegūtie rezultāti par kļūdu identificēšanu un novēršanu var palīdzēt visiem, kas strādā ar jonu kubitiem, izteica cerību doktorante Moli Smita.
Vairāki uzņēmumi jau ražo un komercializē šādus kubitus, kas iepriekš tika izmantoti slikti izpētītu kvantu sistēmu modelēšanai. Jaunais darbs „demonstrē, ka jonu slazdu bāzes kubiti ir vadošā platforma kvantu aprēķiniem šodien un paliks tāda arī nākotnē,” komentēja Kris Langers no uzņēmuma Quantinuum, kas izstrādā kubitus, kas balstīti uz lāzera kontrolētiem joniem. „Personīgi es uzskatu, ka tas ir ārkārtīgi perspektīvs ceļš kvantu datora paplašināšanai,” noslēdza Slihters.
