Физики из Калифорнийского технологического института создали квантовую систему с 6100 атомами ‒‒ самый крупный массив кубитов в истории. Эксперимент приблизил науку к созданию стабильных и масштабируемых систем нового поколения.

Для этого исследователи разделили лазерный луч на 12 тыс. микроскопических пучков, каждый из которых удерживал по паре нейтральных атомов в состоянии суперпозиции ‒‒ когда частица находится одновременно в двух состояниях, сообщает Live Science.

Ученые не только увеличили число кубитов, но и продлили время их стабильной работы: вместо нескольких секунд атомы сохраняли квантовое состояние до 12,6 с. Это новый мировой рекорд. Результаты опубликованы в журнале Nature.

По словам руководителя проекта Мануэля Эндреса, квантовые системы на нейтральных атомах обладают преимуществом — они работают при комнатной температуре. В отличие от сверхпроводящих кубитов, им не нужны сложные криогенные установки, охлаждающие процессор почти до абсолютного нуля. Это делает технологию проще и дешевле для масштабирования, сообщает Калифорнийский технологический институт.

Главная проблема таких систем — нестабильность. Кубиты теряют связь с другими частицами при малейших внешних воздействиях, из-за чего данные искажаются. Чтобы бороться с этим, исследователи развивают методы коррекции квантовых ошибок.

Ученые Калтеха добились точности 99,98%, улучшив результаты прошлых экспериментов в 10 раз. Они также разработали метод «транспортировки» атомов — перемещения их внутри массива без потери суперпозиции. Это открывает путь к новому уровню контроля и мгновенной коррекции ошибок.

Сегодня компании вроде IBM, Google и Microsoft уже создали рабочие процессоры нового поколения, но их «превосходство» над обычными машинами проявляется лишь в специальных задачах.
Эксперты считают, что по-настоящему полезный компьютер должен иметь миллионы кубитов, из которых большая часть будет использоваться для исправления ошибок и поддержания стабильности системы.

Работа Калтеха показывает, что масштабирование возможно: от сотен кубитов в лабораторных моделях наука перешла к тысячам — и все это без потери точности и при комнатной температуре.

Следующий шаг — объединить атомы внутри массива в состояние запутанности, когда изменения одной частицы мгновенно влияют на другие. Это ключ к полноценным квантовым вычислениям. Ученые уверены, что именно такие системы станут основой для будущих машин, способных решать реальные инженерные, медицинские и физические задачи.

https://science.mail.ru/news/37683-fiziki-safu-nashli-sposob-usilivat-kvantovuyu/?from=swap&swap=2