Разработчикам придется столкнуться в долгосрочной перспективе с тем, что квантовые биты – строительные блоки, из которых сделаны квантовые компьютеры, – подвержены магнитным помехам. Такой «шум» мешает нормальному функционированию кубитов. Помочь разрешить эту проблему должно очередное открытие, сделанное учеными .

Взяв за основу тот же принцип, который обеспечивает точность хода атомных часов, исследователи из Национальной лаборатории высоких магнитных полей (MagLab) университета Флориды выявили способ, помогающий кубиту обзавестись «наушниками» с шумоподавлением.

Новый подход основан на так называемом переходе атомных часов. Проводя испытания тщательно подобранных молекул оксида вольфрама, содержащих единственный магнитный ион гольмия, команда MagLab сумела обеспечить устойчивую работу кубита гольмия в течение 8,4 микросекунды. Потенциально этого вполне достаточно для выполнения полезных вычислительных операций.

«Я понимаю, что интервал в 8,4 микросекунды может показаться совершенно несущественным, – подчеркнула физик лаборатории MagLab Дорса Комиджани. — Но для молекулярных магнитов это очень и очень долгое время».

Статья с описанием открытия опубликована в журнале Nature.

Ожидается, что квантовые компьютеры, являющиеся одним из значимых объектов исследований современной прикладной физики, откроют мир новых возможностей. В сегодняшних компьютерах транзисторы обрабатывают биты информации в форме нулей и единиц, квантовые же вычисления базируются на кубитах, по размерам сравнимых с атомом. Кубиты могут одновременно принимать значение нуля и единицы в состоянии суперпозиции, и это значительно повышает их эффективность.

Суля экспоненциальный рост производительности, квантовые компьютеры способны оказать огромное влияние на криптографию, вычислительную химию и многие другие области.

Открытие MagLab могло бы приблизить нас к реализации этого потенциала, но пока не стоит возлагать на него слишком много надежд, так как предстоит преодолеть еще массу препятствий. «На следующем этапе исследователям нужно будет интегрировать аналогичные молекулы в устройства, позволяющие выполнять операции чтения и осуществлять различные манипуляции с отдельно взятой молекулой, – рассказал руководитель направления электронно-магнитного резонанса MagLab Стивен Хилл. – Отрадно, что работы других групп подтвердили принципиальную возможность этого, хотя эксперименты проводились с молекулами, не имеющими переходов между уровнями. Вероятно интегрировать в устройство, состоящее из одной молекулы, можно и молекулу, изученную нами. Следующим шагом должно стать создание схемы из нескольких кубитов с возможностью их индивидуальной адресации и переключения соединений между ними при выполнении квантовых логических операций. Все это – дело будущего, но встают те же вопросы масштабируемости, которые пытаются решать исследователи других потенциальных систем кубитов. Магнитные молекулы весьма многообещающие, поскольку законы химии допускают их самостоятельное объединение в более крупные молекулы или массивы на поверхностях. А эти структуры в свою очередь уже представляют собой основу для создания рабочего устройства».