Исследователи из Национального института стандартов и технологий (НИСТ), США существенно продвинулись в направлении создания квантовых компьютеров. Им удалось продемонстрировать надежную последовательность из нескольких операций над кубитами практически без потери информации.

По словам ученых, новая методика позволила им объединить до пяти логических действий и десяти этапов перемещения кубитов: один эксперимент, таким образом, охватил все основные стадии обработки квантовой информации (запись, чтение, передачу и хранение данных, выполнение логических операций с участием одного или двух кубитов).

Физики НИСТ продемонстрировали надежный и устойчивый процесс обработки квантовой информации, используя ионную ловушку (на фото НИСТ – в центре слева).

Основные результаты работы опубликованы в журнале Science (Complete Methods Set for Scalable Ion Trap Quantum Information Processing).

Авторы использовали ионы бериллия 9Be+, захваченные в ловушку с шестью выделенными областями. Перемещение ионов между этими зонами осуществлялось с помощью электрического поля, а энергетические состояния частиц изменялись под действием импульсов лазерного УФ-излучения определенной частоты и длительности.

В начале эксперимента ионы 9Be+ располагались в разных зонах ловушки; ученые провели запись квантовой информации, логические действия над отдельными кубитами и считали полученные результаты. Затем кубиты были перемещены в одну область, где исследователи выполнили «парную» логическую операцию, и вновь разделены для проведения еще нескольких логических действий. С целью оценки эффективности процесса эксперимент был повторен 3 150 раз для каждого из 16 стартовых состояний.

При обработке результатов измерений было показано, что ошибки появлялись в среднем всего в шести процентах от общего числа испытаний. Однако, эксперты по квантовым вычислениям считают, что для действующего компьютера частота ошибок должна составлять всего 0,01%, что потребует усовершенствования новой методики.

Евгений Биргер