Исследователи из Национального университета в Йокогама (Япония) продемонстрировали голономные квантовые затворы при комнатной температуре и нулевом магнитном поле. Это достижение открывает путь построения отказоустойчивого квантового компьютера общего назначения.

Принято считать, что идеальным для этого является голономный квантовый затвор, управляющий исключительно геометрической фазой в вырожденной до основного состояния системе. Такой затвор был ранее продемонстрирован в нескольких квантовых системах, включая азотзамещенные вакансии (NV-центры) в алмазе. Однако в прежних экспериментах для манипулирования невырожденным подпространством требовались световые или микроволны, что вело к нежелательному воздействию динамической фазы и ухудшению точности работы затвора.

«Для того, чтобы избежать нежелательного воздействия мы использовали вырожденное подпространство триплетного спинового кутрита (qutrit) и сформировали идеальный логический кубит в NV-центре, который назвали геометрическим спиновым кубитом, — рассказал профессор Хидэо Косака (Hideo Kosaka), соавтор статьи в Nature Communications. — Приняв этот метод за основу в сочетании с поляризованными микроволнами мы смогли успешно управлять геометрической фазой в алмазном NV-центре при нулевом магнитном поле и комнатной температуре».

Кроме того, группа показала двухкубитный голономный затвор, который обеспечивает быстрый и точный контроль долгоживущей квантовой памяти для реализации квантовых повторителей между универсальными квантовыми компьютерами и сетями безопасных коммуникаций.