Ученые Сколтеха доказали адиабатическую теорему для конечной температуры

Теоретическая работа российских физиков в области динамики квантовых систем поможет в разработке квантовых компьютеров нового поколения, сообщают 15 октября в статье журнала «Стимул».

Для экспериментов по изучению квантовых состояний, как и для квантовых расчетов, удобнее всего было бы оперировать температурой, равной абсолютному нулю, так как в этом случае можно полагаться на ряд фундаментальных утверждений, облегчающих описание системы.

Одним из них является квантовая адиабатическая теорема, гарантирующая при 0° К более простую динамику квантовых систем, если внешние параметры изменяются достаточно плавно. Однако в реальности абсолютный нуль недостижим.

Российские ученые доказали адиабатическую теорему для конечной температуры и установили количественные условия адиабатической динамики, что будет использовано при разработке квантовых устройств нового поколения для тонкой настройки свойств квантовых суперпозиций.

Олег Лычковский, к. ф.-м. н., старший научный сотрудник Сколковского института науки и технологий, МФТИ и Математического института им. В. А. Стеклова РАН пояснил: «В силу третьего начала термодинамики абсолютный нуль недостижим — он является лишь полезной абстракцией. В реальной жизни температуры всегда конечны, и они могут полностью разрушить деликатные квантовые суперпозиции, лежащие в основе работы квантовых устройств. Поэтому контроль тонких процессов при конечной температуре является центральной задачей квантовых технологий».

Результаты работы российских физиков-теоретиков были опубликованы в статье для журнала Physical Review A. В ней они отмечают, «что конечная температурная адиабатичность может быть более устойчивой, чем адиабатичность чистого состояния (при 0° К — прим. ИА Красная Весна) в отношении увеличения размера системы». Это значительно расширит теоретический инструментарий ученых и инженеров, работающих в области квантовых технологий.