Разработан новый способ точной передачи информации между квантовым и обычным компьютером
 Схематическое изображение эксперимента по передаче квантовой информации между сверхпроводящей цепью и ионом в электромагнитной ловушке. (кликните картинку для увеличения) |
|
||||||||
Простые квантовые системы могут одновременно находиться в двух состояниях. При масштабировании ситуации до многих аналогичных систем, работающих параллельно, данное свойство позволяет достичь огромной вычислительной мощности, по крайней мере, в теории. Эта идея и стала основой для проектирования квантового компьютера.
Но среди возможных кандидатов на роль битов квантовой информации (или кубитов) нет явного победителя. Каждый тип имеет свои сильные и слабые стороны, поэтому в последнее время все больше ученых обращают внимание на гибридные технологии. К примеру, ион, находящийся в электромагнитной ловушке, может сохранять свое состояние достаточно долго, чтобы допустить целую последовательность операций, однако крайне сложно спроектировать взаимодействие между такими ионами. В отличие от этой ситуации, сверхпроводящими цепями гораздо проще управлять, используя возможности современной микроэлектроники, но продлить срок жизни их состояний достаточно трудно. Чтобы соединить эти две структуры в одно целое, группа ученых из Griffith University (Австралия) предложила способ двусторонней передачи квантовой информации между упомянутыми системами.
Как сверхпроводящая цепь, так и ион в ловушке проявляет свою квантовую природу, когда «активирована» одна из мод колебаний. Для цепи – это колебания тока и напряжения в LC схеме, частота которых зависит от индуктивности (L) и емкости (C). Для ионов исследователи определили колебания, как перемещение в пространстве на относительно большие расстояния (десятки нанометров) прямо внутри ловушки. Проблема заключается в том, что характерные частоты обоих колебаний принципиально различны. Для ионов они относятся к мегагерцовому диапазону, для цепи – к гигагерцовому. Таким образом, эти структуры крайне сложно заставить взаимодействовать.
Чтобы решить эту проблему, ученые из Австралии предложили добавить в систему еще один электрический сигнал, частота которого строго соответствует разнице частот существующих колебаний. Тонкость этой ситуации заключается в том, что необходимо деликатно сохранить квантовую информацию, которая может быть легко уничтожена при облучении, как иона, так и цепи мощным высокочастотным сигналом. Чтобы обойти эту проблему, ученые предложили воздействовать на систему так называемыми объемными акустическими волнами, которые заставят вибрировать одну из пластин конденсатора в LC-цепочке с нужной частотой. Изменяющаяся емкость будет варьировать резонансную частоту цепи, и сочетание сигналов даст изменяющееся с частотой порядка МГц электрическое поле, которое и будет влиять на движение иона.
Команда рассчитывает на то, что на эксперименте им удастся варьировать величину емкости на 30%, что позволит получить достаточно хороший сигнал. Правда, их коллеги с осторожностью высказываются о перспективах эксперимента, т.к. считают, что построенная ими теоретическая система выглядит чересчур сложной.
Также по теме:
- Новое состояние Иттербия (Yb) – путь к квантовому компьютеру
- Возможен ли квантовый компьютер при комнатной температуре?
- Новый шаг в исследовании ультрахолодных газов
- Чистые нанотрубки – путь к фундаментальным открытиям и квантовым вычислениям
Источники: