Ученые из Российского квантового центра (РКЦ) и Лаборатории сверхпроводящих метаматериалов МИСиС под руководством профессора Алексея Устинова впервые в России произвели измерение кубита.

В отличие от классических битов, способных принимать только значения ноль и один, кубит (квантовый бит) принимает бесконечное множество состояний, каждое из которых представляет собой «смесь» или суперпозицию двух основных (они тоже обозначаются 0 и 1). Суперпозиция задается парой комплексных чисел, каждое из которых характеризует вероятность обнаружения кубита в одном из двух основных состояний.

Кубит в Лаборатории сверхпроводящих материалов был реализован в виде металлического кольца диаметром несколько микрон с разрезами, напыленного на полупроводниковую подложку. Кольцо было охлаждено смесью гелия-3 и гелия-4 до температур порядка нескольких десятков милликельвин — при такой температуре металл, из которого было выполнен кубит, находился в сверхпроводящем состоянии. Роль нуля и единицы исполнял ток, текущий по часовой и против часовой стрелки соответственно.

Процесс измерения кубита представлял собой пропускание через него микроволнового излучения с последующим измерением фазового сдвига этого излучения. В результате измерений было установлено, что полученная система действительно представляет собой кубит с двумя основными состояниями. Также была продемонстрирована принципиальная возможность кубита находиться в суперпозиции двух состояний одновременно.

По словам ученых, следующим этапом исследований станет манипулирование квантовым состоянием одного, а затем и нескольких кубитов. Подобные устройства могут быть использованы для создания так называемых квантовых компьютеров — вычислительных машин, работающих на принципах квантовой механики, отличных от детерминистской логики существующих компьютеров.