Естественное излучение может помешать квантовым вычислениям — МИТ
Естественное излучение, даже фоновое, может ухудшить стабильность процессов квантовых вычислений, сообщается в исследовании, опубликованном 26 августа в журнале Массачусетского технологического института (МИТ) MIT Technology Review.
Высокая вычислительная производительность квантовых компьютером имеет обратную сторону. Информационная единица квантовых вычислений — кубит очень чувствителен к малейшим нарушениям, даже тем, что может порождать фоновое излучение. При малейшем нарушении возникает процесс, называемый декогеренцией, и кубит разрушается.
В исследовании использовался тип квантовых вычислений, в котором сверхпроводящие материалы служат для создания кубитов с помощью заряженных пар электронов. В результате экспериментов было выявлено, что даже естественное излучение от бетонной стены может послужить причиной ограничения среднего времени жизни кубита до нескольких миллисекунд.
Ограничение времени жизни кубита до таких значений сильно сказывается на производительности квантовых вычислений. Еще большее влияние, как выяснили ученые, может оказать фоновое космическое излучение.
Таким образом, возможность стабильной работы квантовой связи, проходящей через спутники, ставится исследователями и вовсе под сомнение. Практической реализацией квантовых систем спутниковой связи сейчас занимается Китай.
«Любой квантовый компьютер, основанный на технологии сверхпроводящих кубитов, должен будет иметь дело с явным воздействием излучения», — заявил соавтор исследования Брент Ван Девендер из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории в Ричленде.
Команда из МИТ, занимающаяся исследованиями квантовых вычислений, провела собственные эксперименты. Они использовали облученную медь в качестве источника излучения. Уровень излучения был подобран примерно в соответствии с естественным.
Среднее время стабильности кубита электронной пары оказалось около четырех миллисекунд. Это больше, чем то, что сейчас используется в среднем при экспериментальных квантовых вычислениях. Среднее время на практике — 0,1 миллисекунды. Но в перспективе воздействие естественного фона окажется значительным.
Исследователи отметили, что даже если технологии смогут свести к минимуму влияние других факторов, влияющих на стабильность кубитов, таких как изменение температуры и физические вибрации, то фоновое излучение все равно останется проблемой, с которой тоже надо будет что-то делать.
У проблемы есть и позитивная сторона, отметил Ван Девендер. «Оказывается, кубиты или что-то в этом роде — фантастические детекторы излучения», — заявил он. «Есть надежда на улучшение чувствительности в поисках темной материи или экспериментах, которые могут выявить некоторые давно искомые недостатки в нашей стандартной модели физики элементарных частиц».
