Внутри алмаза создали защищенный квантовый компьютер

Схема работы механизма защиты кубитов. Изображение из статьи авторов.

Внутри алмаза создали защищенный квантовый компьютер

Международная группа исследователей создала квантовый компьютер внутри алмаза. При этом ученым удалось разработать способ оградить его работу от влияния внешней среды. Работа опубликована в журнале Nature.

В алмазах, помимо атомов углерода, обычно также присутствуют атомы примесей. Чем больше примесей в камне, тем меньше он ценится, однако ученым нужны были именно они. Квантовый компьютер состоял из двух кубитов - квантовых битов. Роль одного из них выполняло ядро азота, а другого - электрон. Точнее говоря, кубитами были их спины - характеристики “вращения” субатомных частиц.

Исследователям удалось разработать метод изолирования кубитов от внешней среды с помощью микроволнового излучения, так, чтобы это не приводило к декогеренции. По словам разработчиков, эта технология позволит увеличить надежность твердотельных квантовых компьютеров и сделать проще их масштабирование.

Исследователи подтвердили квантовое поведение устройства, заставив его выполнять алгоритм Гровера. Он применяется при поиске в неструктурированном каталоге. Например, если вам нужно найти человека в телефонной книге, зная только его номер телефона. Классические компьютеры справляются с такими задачами очень плохо, в отличие от квантовых.

В основе потенциальных преимуществ квантовых компьютеров лежат необычные законы квантового мира. Там, где обычные компьютеры последовательно перебирают различные варианты, квантовые могут выдать результат сразу. Это происходит потому, что квантовая система может находиться одновременно в разных состояниях. Исследователь получает ответ, только когда производит измерение квантовой системы. При этом множество вариантов “схлопывается” в однозначный ответ. Он, правда, может считаться верным только с некоей вероятностью, но проводя множество измерений, возможность ошибки можно практически исключить.