Австралийские инженеры создали квантовый бит (кубит) улучшенной конструкции, который способен сохранять состояние суперпозиции в 10 раз дольше, чем было возможно до сих пор. Таким образом значительно увеличивается время, в течение которого смогут выполнять вычисления будущие кремниевые квантовые компьютеры.

Новый квантовый бит «кубит с приправой» (dressed qubit), образован из спина одиночного атома кремния в магнитном поле. Команда изобретателей из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) рассказала о нем в очередном онлайновом выпуске международного журнала Nature Nanotechnology.

«Мы создали новый квантовый бит, в котором спин одиночного электрона связан с сильным электромагнитным полем, — сообщил Арнэ Лёхт (Arne Laucht), ведущий автор статьи. — Этот квантовый бит является более универсальным и более долговечным, чем одиночный электрон, и позволит нам строить более надёжные квантовые компьютеры».

Исследования в этом направлении ведутся в университете более десяти лет иране уже увенчались созданием самого долгоживущего твердотельного кубита: информация кодировалась в спине атома фосфора в кремниевом чипе, находящемся под воздействием интенсивного статического магнитного поля.

С тех пор, Лёхт и его коллеги добились существенного прогресса. В новой работе они поместили атом в сильное электромагнитное поле, осциллирующее с микроволновой частотой. Эффект превзошёл их ожидания: очень высокая частота колебаний приводила к тому, что шумы и возмущения на разных частотах взаимно вычитались и давали в итоге ноль. Измеренное время рассогласования фаз (время поперечной релаксации, T2) — 2,4 мс — в 10 раз превысило результат для стандартного кубита, что позволит выполнять на порядок больше операций с чувствительной к внешним воздействиям квантовой информацией.

Благодаря тому, что экспериментальное устройство изготовлено по стандартной кремниевой технологии, мощные и надёжные квантовые процессоры можно будет производить на том же оборудовании, что и сегодняшние чипы.