Біт у процесорі смартфона можна зчитувати хоч мільярд разів поспіль, і він залишиться тим самим нулем або одиницею. Квантовий кубіт так не працює.
Читайте також:
Гелій-3. Науковці запропонували кубіт, який теоретично може бути у 100 разів стійкішим до помилок, ніж аналоги Поки людина в нього не лізе, він ширяє у суперпозиції - тобто є і нулем, і одиницею водночас. Але тільки-но ви підносите вимірювальний прилад, ця крихітна магія миттєво розсипається. Сама спроба прочитати дані безповоротно змінює їх.
Роками експериментатори викручувалися за допомогою хитрощів. Вони створили метод так званих «кубітів-слуг», або ансил. Це допоміжні частинки, на які тихесенько перекидають частину інформації з основного кубіта, а потім міряють уже їх. Рятівний трюк працює, але дорогою ціною: мікросхеми обростають зайвими дротами, обчислення сповільнюються, а квантовий комп’ютер стає занадто громіздким.
Команда вчених на чолі з професором Жозе Карлосом Егуесом та Юйгуєм Яо знайшла спосіб викинути цих «слуг» на смітник історії. Своє дослідження вони опублікували в журналі Physical Review B.
Фізики запропонували використати так званий кубіт Андрєєва. Його збирають у крихітній наноструктурі, квантовій точці з арсеніду індію, затиснутій між двома надпровідниками. Коли такий кубіт коливається між своїми базовими станами, у ньому без жодної зовнішньої напруги виникає електричний надструм.
Це дивовижне явище. Зазвичай надпровідний струм тече рівно і потребує зовнішнього струсу, аби почати пульсувати (так званий ефект Джозефсона). Тут же квантові хвилі всередині кубіта змушують струм змінюватися самі по собі. Виникає видимий макроскопічний сигнал, народжений прихованим мікросвітом. У цьому змінному струмі зашифровано все: і точні пропорції нуля та одиниці, і фазовий зсув між ними.
Щоб зняти ці показники без прямого удару по квантовому стану, науковці поставили поруч надчутливий магнітометр — сQUID. Пульсуючий струм утворює слабке магнітне поле, а прилад уловлює його коливання з безпечної відстані.
Професор Егуес порівнює це з парою звичайних компасів. Якщо стрілка одного ледь помітно затремтить, сусідня стрілка відчує це поле, але не штовхне першу занадто сильно. Зв’язок настільки делікатний, що квантова суперпозиція не руйнується.
Комп’ютерне моделювання з урахуванням усіх можливих шумів показало точність зчитування до 99,85%. Цієї планки з головою вистачає для сучасних протоколів виправлення квантових помилок.
Читайте також:
Кубіти проти алгоритмів. У Великій Британії квантовий комп’ютер перевершив математичну межу класичних машин
