Китайские ученые придумали, как улучшить работу квантовых компьютеров

Китайские ученые создали необычную микроскопическую структуру в сверхпроводнике следующего поколения, которая может повысить производительность квантовых компьютеров в будущем, сообщает 9 июня агентство Синьхуа.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature, описана упорядоченная и перестраиваемая решетка нулевых мод Майораны (MZM). MZM, квазичастицы, каждая из которых сама по себе является античастицей, могут быть использованы в качестве строительных блоков при построении кубитов, квантового аналога классических битов в квантовом компьютере.

В отличие от классических, содержащих только значения нуля и единицы, кубиты устанавливаются в согласованную, одновременную комбинацию обоих состояний, благодаря странному явлению в квантовом мире, называемому суперпозицией. Они позволяют выполнять вычисления быстрее, чем классические, в экспоненциальном масштабе.

Однако квантовым компьютерам приходится справляться с тем, как производить высококачественные кубиты, поскольку их квантовые состояния имеют тенденцию быстро переходить в классические из-за возмущений окружающей среды, что существенно сокращает время работы квантового компьютера и приводит к ошибкам в расчетах. Некоторые ученые обнаружили, что MZM потенциально может противостоять процессу коллапса, называемому «декогерентностью», путем вплетения кубитов в его вихревую структуру.

В 2018 году исследователи под руководством Гао Хунцзюня из Института физики Китайской академии наук обнаружили с помощью туннельной микроскопии MZM в сверхпроводящем сплаве на основе железа, одном из высокотемпературных сверхпроводников следующего поколения. В новом исследовании команда Гао сообщила о формировании большой, высокоупорядоченной и перестраиваемой решетки MZM в сплаве на основе железа, содержащем литий, железо и мышьяк.

Согласно исследованию, они обнаружили в структуре «топологические вихри», и более 90% вихрей обладают характеристиками изолированных MZM в центре вихря, образуя упорядоченную решетку MZM с плотностью и геометрией, настраиваемыми внешним магнитным полем. По словам исследователей, полученные результаты показывают перспективность создания платформы на основе MZM для будущих квантовых вычислений.