Ведущий специалист КНР по квантовой физике Пань Цзяньвэй и его команда разработали квантовую систему, предвосхищающую появление отказоустойчивых квантовых компьютеров — в ее основе созданный ими так называемый «плазмониевый» кубит. Ученые использовали фотоны для моделирования дробного аномального квантового эффекта Холла, который ранее наблюдали только в электронах. Новый кубит воспроизводит эффекта Холла при нормальной температуре и без магнитных полей.

Воспроизвести эффект Холла на квантовом уровне уже пытались неоднократно группы ученых из разных стран, подвергая специфические материалы экстремальному воздействию, например, особо сильному магнитному полю или чрезвычайно низким температурам. Команда профессора Паня разработала новый квантовый бит — так называемый «плазмониевый» кубит — для создания гибкой искусственной системы, которая воспроизводит этот эффект при нормальной температуре и без магнитных полей, рассказывает SCMP.

Ученые изолировали отдельные фотоны, подвергнув их бомбардировке плазмониевым группами, чтобы частицы было проще контролировать и изучать. Всего в созданной ими системе оказалось 16 кубитов: четыре группы по 4 кубита, обладающих способностью с высокой точностью размещать отдельные фотоны. Такая архитектура позволяет создавать искусственное калибровочное поле без необходимости внешних магнитных полей. Управляя относительной энергией и силой связей между группами кубитов, ученые наблюдали, как фотоны внутри каждой группы начинают «танцевать» и кружиться друг вокруг друга.

По словам профессора Паня, этот эксперимент «демонстрирует впервые, что квантовые вычисления могут применяться для решения важных проблем физики. Кроме того, это серьезный шаг вперед к разработке отказоустойчивого квантового компьютера».

«Одна из главных наших целей — исследовать загадки квантовой механики при помощи совершенно новых методов. На основе этой квантовой системы ученые могут создать экзотические квантовые состояния, которых не существует в природе», — сказал он.