Физики построили квантовый компьютер в алмазе

Физики построили квантовый компьютер в алмазе

Новое устройство содержит всего два кубита, но зато демонстрирует хорошую устойчивость. При этом кристалл работает при комнатной температуре. Последняя деталь будет очень важна, если исследователи когда-нибудь попытаются сделать квантовые компьютеры по-настоящему массовыми. 

Физики из Нидерландов и США создали квантовый компьютер на основе алмаза, в котором кубиты были представлены гибридной системой. По информации PhysOrg.com, в роли первого кубита выступило ядро атома азота (примесь в алмазе), в роли второго – электрон. Точнее, кубиты были представлены спинами этих частиц.

Квантовые ячейки на основе одних электронов в каком-либо твёрдом теле, по идее, способны проводить быстрые вычисления, но эти частицы очень быстро теряют связанное состояние. Ядро «держится» намного дольше. В смешанном компьютере физики и вовсе придумали оригинальную защиту от декогеренции.

Фактически авторы нового устройства решали такую проблему. Помимо взаимодействия двух кубитов (спин электрона — оранжевый цвет на рисунке под заголовком, спин ядра — фиолетовый), существует и вмешательство окружающей среды (прямоугольник цвета морской волны).

При помощи микроволновых импульсов авторы работы регулярно меняли спин электрона. По словам одного из авторов опыта Дэниела Лидара (Daniel Lidar) из университета Южной Калифорнии (USC), это было похоже на путешествие во времени: воздействие на электрон уничтожало появляющееся было рассогласование между параметрами двух частиц.

Это искусственное вмешательство позволяло периодически отсекать вредное воздействие среды, так что остающегося времени хватало на выполнение квантовых операций. При этом внутренний резонанс в такой спин-спиновой системе помогал избежать конфликта между добавкой этих внешних импульсов и выполнением поставленной задачи.

Чтобы показать, что их система в алмазе работает именно в квантовом режиме, команда выполнила на этом компьютере алгоритм Гровера. Упрощённо его можно представить как поиск имени в телефонной книге, если вам известен только телефон.

В классической ситуации вы можете наткнуться на этот номер на первых страницах, выбираемых наугад, а можете – на последних. При большом числе таких заданий вы будете находить нужного человека перелистав, в среднем, половину книги. Но квантовый компьютер в силу принципа суперпозиции состояний решит такую задачу намного быстрее. Образно говоря, ему правильный ответ будет попадаться, в основном, в самом начале перебора.

В данном случае машина, оперируя защищёнными кубитами, делала правильный выбор с первого раза около 95 процентов времени, что было бы невозможно при классическом переборе.

Newsland.ru

Похожие новости:
Исследование: квантовый компьютер получает новый толчок
Новое исследование в соавторстве с исследователем Калифорнийского университета из Санта-Барбары может дать дополнительный толчок магнитно-резонансной томографии («МРТ») на наноуровне и квантовому компьютеру, которые являются одними из достижений продвигающиеся всё ближе к пределам возможного, сообщает «WordScience». Данные результаты недавно появилась ..
2012-02-28 1619 0 Научные открытия
0
Создана первая масштабируемая реализация квантового алгоритма
Физики из Массачусетского технологического института в США и Инсбрукского университета в Австрии создали квантовый компьютер, который впервые допускает масштабирование при реализации квантового алгоритма Питера Шора. Исследование ученых опубликовано в журнале Science.Ученые спроектировали и построили квантовый компьютер из пяти атомов ..
2016-03-04 1532 0 Научные открытия
3
В алмазе увидели квантовый эффект Зенона
Древнегреческий мыслитель и математик Зенон Элейский известен своими логическими парадоксами. Один из них — Стрела Зенона — звучит следующим образом: "Летящая стрела неподвижна, так как в каждый момент времени она занимает равное себе положение, то есть покоится; поскольку ..
2013-08-22 2709 0 Научные открытия
0
Физики впервые засняли электрический ток в графене
Ученые из Мельбурнского университета впервые засняли движение электронов в графене. Понимание поведения токов в сверхтонких материалах поможет в разработке эффективных устройств на их основе. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.Электронные устройства следующего поколения, разрабатываемые на основе графена и других сверхтонких ..
2017-04-30 18139 0 Научные открытия
0
Раскрыт механизм убийства сибирской язвой
Исследователи построили трехмерную карту экзотоксина сибирской язвы, которая объясняет, каким образом он проникает в клетки и вызывает их гибель. Свои выводы ученые представили в статье, опубликованной 26 сентября в Journal of General Physiology. По их мнению, вещество действует подобно конвейерной ..
2016-09-28 1621 0 Научные открытия
0
Ученые провели самые масштабные квантовые вычисления
Американские и канадские ученые провели самое масштабное вычисление при помощи квантового компьютера на настоящий момент. Им удалось посчитать так называемые двухцветные числа Рамсея. Препринт статьи появился на сайте arXiv.org. Теория Рамсея, названная в честь английского математика Франка Рамсея, ..
2012-01-14 2437 0 Научные открытия
1
Астрофизики построили рекордно точную вселенскую «линейку»
Астрофизики, участвующие в проекте BOSS (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, Спектроскопический обзор барионных осцилляций) составили трехмерную карту ближайшей Вселенной с рекордной точностью. Ошибка определения расстояний в ней составляет не более одного процента. Работа выложена в виде препринта ..
2014-01-09 1842 3 Научные открытия
0
Квантовый алгоритм Шора впервые отмасштабировали
Физики из Массачусетского технологического института и Инсбрукского университета создали квантовый компьютер, допускающий масштабирование при выполнении алгоритма Шора. Статья ученых опубликована в журнале Science.Алгоритм Питера Шора — это квантовый алгоритм разложения чисел на простые множители, то есть факторизации. Суть ..
2016-03-05 2016 0 Научные открытия
1
Первая искусственная магнитная червоточина
Физики из Автономного университета Барселоны собрали устройство, которое может переносить магнитное поле из одной точки в другую по невидимому пути, который не регистрируется внешними приборами. В физике и научной фантастике термин «червоточина» хорошо известен уже минимум полвека. Он означает ..
2015-08-24 5560 0 Научные открытия
2
Раскрыта тайна февральского метеорного потока
Ежегодно в феврале можно наблюдать загадочный метеорный поток. Среди падающих объектов встречаются метеороиды размером как с баскетбольный мяч, так и с автобус. NASA уже более 50 лет наблюдает за этим странным потоком. Особенность его заключается в том, что каждый новый "дождь" сильно отличается от прошлогоднего, ..
2012-02-29 1700 0 Научные открытия
0
Нобелевскую премию по физике дали за точные часы
Французский физик Серж Арош говорит - счастлив разделить нобелевскую премию по физике 2012 года со своим коллегой американцем Дэвидом Вайнлендом. Учёные удостоились награды за создание технологий манипулирования квантовыми частицами, не разрушая их. В будущем их исследования могут помочь ..
2012-10-10 1649 0 Научные открытия
0
Батискаф Кэмерона на дне Марианской впадины
Батискаф Кэмерона успешно погрузился на дно Марианской впадины. Подводный научно-исследовательский аппарат, на котором знаменитый режиссер Джеймс Кэмерон намерен погрузиться в Марианскую впадину, успешно прошел тестовые погружения, пишет в субботу электронный журнал National Geographic. "Мы провели несколько запусков ..
2012-03-25 2274 0 Научные открытия
0
Геологи вычислили местоположение суперконтинента
Геологи из Йельского университета рассчитали примерное местоположение следующего суперконтинента. Статья ученых появилась в журналеNature. Согласно современным представлениям, суперконтиненты на Земле формируются каждые несколько сотен миллионов лет. Последним была Пангея, которая 150-220 миллионов лет назад раскололась на Лавразию и Гондвану. ..
2012-02-9 1906 0 Научные открытия
-1
Ученые создали программу для чтения мыслей
Американские ученые из Калифорнийского университета в Беркли нашли способ читать мысли и при необходимости трансформировать их в слова. Они отметили, что новая разработка в первую очередь призвана помочь людям, которые потеряли возможность разговаривать вследствие определенного заболевания. В ходе эксперимента ученые ..
2012-02-11 2682 2 Научные открытия
2
Физикам удалось обнаружить фотоны, не изменив их свойства
Квантовая теория гласит: невозможно измерить свойства частицы, не затронув при этом её квантового состояния. Этот постулат лежит в основе знаменитого принципа неопределённости Гейзенберга, который невозможно преодолеть на практике. Но новейшие исследования физиков показывают, что его можно в определённой степени… ..
2013-11-19 2129 0 Научные открытия
0