Группа ученых из Института Нильса Бора и Университета Копенгагена нашла способ сделать то, чего до сих пор никому не удавалось — заставить кубиты выполнять управляемое обратное вращение.

Обратное движение кубитов позволит выполнять квантовые вычисления не только быстрее, но и точнее, избегая множества ошибок, которые иначе пришлось бы исправлять при помощи дополнительных вычислений. В качестве объяснения своего открытия ученые предложили аналогию с машиной: представьте себе, что вам нужно припарковаться перед дверью своего дома.

Это может оказаться непростой задачей, особенно если вокруг полно других машин (или шума, если мы говорим о кубитах). А теперь представьте, что парковаться приходится без заднего хода — если промахнулся с местом, сложно вернуться и все исправить. То же самое было верно и в случае кубитов — до недавнего времени.

«Думаю, можно сказать, что мы поняли, как запустить кубиты в прямом и обратном направлении движения — при определенных условиях», — говорит Филип Малиновски, который вместе со своим коллегой Фредерико Мартинсом возглавлял этот проект.

Для того чтобы создать квантовый компьютер, нужны кубиты, которые, в отличие от битов, могут принимать одновременно положения «0» и «1» в состоянии суперпозиции.

«Мы закодировали кубиты в направлении, в котором указывает электронный спин — и обработали квантовую информацию, вращая спины вокруг различных осей. Теоретически, вращение вперед и назад дает разное состояние суперпозиции, но на практике до сих пор возможны были только вращения вперед», — говорит Мартинс.

Обратные функции в кубитах были продемонстрированы в ходе эксперимента с квантовой средой, которую ученые создали поверх кристалла, покрытого полимером, в котором были нанесены желобки. Затем эти углубления были заполнены металлом, чтобы получились электроды. При помощи различного напряжения стало возможно отталкивать и притягивать электроны, размещая их в определенном положении. Этот чип позволил ученым точно управлять так называемым обменным взаимодействием, которое и позволило запустить обратное движение кубитов, пишет Phys.org.

Первый квантовый компьютер на 53 кубитах представили недавно две группы американских ученых. Такое количество кубитов позволяет созданному квантовому симулятору делать расчеты в областях физики, которые недоступны даже самым быстрым из современных суперкомпьютеров.