Физики соберут квантовый компьютер из ховербордов

Физики соберут квантовый компьютер из ховербордов

Физики из Йельского Университета, Университета Чикаго и Аргоннской Национальной Лаборатории создали устройство, способное считывать количество и, в перспективе, квантовое состояние электронов, левитирующих подобно «ховерборду» над сверхтекучим гелием. Прибор может стать основой для квантового вычислителя, роль кубитов в котором выполняют свободные электроны. Ученые отмечают, что время жизни таких квантовых систем может составлять сотни секунд, что также облегчает создание компьютеров. Исследование опубликовано в журнале Physical Review X, кратко о нем сообщает Physics.

Ключевая задача для создания квантовых вычислителей — изоляция кубитов от внешней среды. Последняя способна разрушать их квантовое состояние, необходимое для вычислений, запуская процесс декогеренции. Более 15 лет назад была предложена схема таких изолированных квантовых элементов памяти, основанная на необычном взаимодействии между электронами и сверхтекучим гелием.

Если поместить электрон рядом со сверхтекучим гелием, то возникают две силы. Первая из них притягивает электрон к гелию, этот процесс аналогичен притяжению электрона к металлическим объектам. Вторая сила имеет более сложную природу и возникает из запрета Паули на нахождение двух электронов в одном квантовом состоянии. Сверхтекучий гелий же близок по своим свойствам к так называемому бозе-конденсату, в котором все частицы находятся в одном квантовом состоянии. В результате электрон оказывается левитирующим на высоте нескольких нанометров над поверхностью гелия.

С помощью электрического поля такие электроны можно дополнительно зафиксировать в одном из направлений. В результате образуется «кристаллическая решетка», состоящая из электронов-кубитов. Такая система слабо подвержена декогеренции, один из ее источников — слабые взаимодействия с рипплонами, рябью на поверхности гелия. Сами электроны при этом могут находиться в таком состоянии на протяжении суток. Однако до сих пор не существовало способа, с помощью которого можно было бы измерять, записывать состояние частиц или хотя бы определять их количество.

В новой работе авторы совместили левитирующие электроны со сверхпроводящим резонатором, расположенным рядом с ними. Ученые охладили систему до температуры лишь на 25 тысячных долей кельвина выше абсолютного нуля и поместили небольшое количество сверхтекучего гелия между электрическими контактами. Затем, с помощью вольфрамового электрода физики поместили над поверхностью гелия большое количество электронов. Частота резонатора, из-за малого расстояния между ним и электронами, начала изменяться, причем, чем больше электронов оказывалось над гелием, нем сильнее смещалась частота. 

Ученые определили, какой сдвиг в частоте вызывает наличие одного электрона, что позволило точно подсчитывать количество левитирующих частиц. Физики обратили внимание, что величина сдвига достаточно велика, чтобы на ее основе определить колебательное состояние одного электрона. Именно колебательные состояния могут играть роль нулей и единиц в кубитах. Петер Рабл, автор заметки на Physics, эксперт из Венского Технологического Университета, отмечает, что такая система способна конвертировать квантовые состояния фотонов в колебательные состояния электронов при некоторой доработке устройства, что расширяет ее возможные применения. В частности, возможно создать принципиально новые состояния материи, основанные на контроле индивидуальных электронов в электронной решетке.

Владимир Королёв

N+1

Похожие новости:
Японцы создают компьютер для разработки лекарств против рака
Специалисты из японского Института физико-химических исследований (RIKEN) планируют построить самый быстрый в мире суперкомпьютер, который позволит разрабатывать препараты для борьбы с раком, сообщает во вторник японское издание Japan Daily Press.Компьютер будет использоваться для анализа структуры белков. Новая ..
2014-01-14 1809 0 Технология
0
Ученые создали ионный кристалл как мощнейший компьютер
 Международная группа ученых из Австралии, США и ЮАР добилась революционного прорыва в компьютерной технике, создав ионный кристалл, способный работать как супермощный квантовый компьютер. Как рассказал сегодня один из участников проекта Майкл Бирсик из университета Сиднея, созданное "устройство" представляет собой ..
2012-04-26 2669 0 Технология
0
Cоздан первый в мире алгоритм для ДНК-компьютера
Российские ученые создали алгоритм, который позволит созданному в будущем ДНК-компьютеру составлять учебные расписания - одну из непосильных задач для современной техники. Отметим, что речь идет о биохимическом компьютере, который появится в ближайшем будущем. Алгоритм, созданный учеными из Санкт-Петербурга под руководством ..
2014-03-17 1475 0 Технология
0
Учёным удалось закодировать изображение на биологическом компьютере
Биологами из Израиля и США впервые получено изображение, созданное при помощи ДНК-кодирования. На одном ДНК-чипе учёные спрятали две картинки, дешифровкой которых занимались специально сконструированные молекулы. В широком смысле биологическим компьютером можно считать любой живой организм, однако в данном ..
2012-02-11 1956 0 Технология
0
3D-принтер будет кормить американских солдат
По заказу Пентагона группа инженеров Массачусетского технологичного института работает над созданием пищевого 3D-принтера для приготовления еды в полевых условиях. Технические детали проекта принтера для нужд армии США пока не разглашаются, но по своему принципу работы он будет похож на другие 3D-принтеры. Предполагается, что оператор такой ..
2014-08-11 1958 0 Технология
0
Студенты к 2015г соберут первый в РФ дешевый экзоскелет для спасателей
Первый в РФ экспериментальный экзоскелет с пневматическим приводом стоимостью около 7 тысяч рублей, который поможет инвалидам двигаться, а спасателям — поднимать тяжести при разборе завалов, будет создан к 2015 году студентами Института атомной энергетики МИФИ (Обнинск), рассказал ..
2014-04-10 2129 0 Технология
0
Ученые превратили простую бумагу в сенсорный дисплей
Стало возможным одним движением пальца, как на экране планшета, переносить информацию из книг и журналов в компьютер и наоборот. Разработчики из японской компании Fujitsu предложили объединить простую бумагу и сенсорный дисплей при помощи сравнительно простой технологии. Устройство состоит из обычной ..
2013-04-18 1451 0 Технология
0
Ноутбук VivoBook E403SA-US21 компании Asus поступил в продажу
Любое компьютерное устройство, будь то ноутбук, компьютер или любое другое устройств, со временем нуждается в ремонте или, хотя бы, в профилактической чистке. Проводить такие процедуры, как установку программного обеспечения, настройку связи Wi-Fi, ремонт компьютеров киев, чистку систем ..
2016-03-21 2145 0 Технология
1
Люди смогут набирать текст силой мысли
Современный мир не стоит на месте, появляется все больше технологий, устройств, позволяющих упростить жизнь человечества. Кто-то создает плавающие автомобили, кто-то разрабатывает новые лекарства, а ученые из США разработали систему, позволяющую писать текст силой мысли. Американский ученый Джонатан Уолпу ..
2014-11-16 1732 0 Технология
0
Мозги обезьян впервые объединили в живой компьютер
Ученым впервые удалось соединить мозги нескольких обезьян в живой компьютер, способный выполнять задачи и решать проблемы. Если таким же образом получится объединять усилия мозга нескольких человек, представители Homo sapiens смогут как минимум передавать абстрактные ..
2015-07-11 2434 0 Технология
0
Учёные собрали простейший квантовый компьютер
Мы уже неоднократно писали о попытках учёных приблизить создание принципиально новых квантовых компьютеров, в которых информация будет передаваться с помощью фотонов. И вот сразу четыре отдельные команды исследователей сделали ещё один небольшой шаг в этом направлении. Они представили простую и пока сильно ..
2012-12-27 2356 0 Технология
0
Тест на интеллект. Или  как видит мир искусственный  интеллект?
 Новое изобретение компании Google, нейронная сеть под названием Deep Dream, совсем недавно завоевала интернет своей способностью транслировать изображения в видения. Сегодня разработчики за Стэндфорда продемонстрировали разработку NeuralTalk.  Искусственный интеллект для начала научили различать лица людей ..
2015-07-17 3996 0 Технология
0
Гарнитура Oculus Rift и хороший компьютер от Apple
Являясь счастливым обладателем ноутбука MacBook Pro или обладая профессиональным настольным компьютером Mac Pro (самым мощным из серии Mac производства компании Apple), вероятнее всего вы уверены в том, что ваше компьютерное устройство близко к совершенству.Разработчики компании Oculus VR (которая принадлежит Facebook), создавшие ..
2016-03-05 1250 0 Технология
0
Создан квантовый компьютер в алмазе
Учёные использовали алмаз для того, чтобы изготовить квантовый компьютер. Прежним попыткам создания подобного вычислительного устройства мешало воздействие внешней среды, искажающее вычисления. Теперь же физики из Нидерландов и США нашли решение этой проблемы. Алмаз начал использоваться для квантовых ..
2012-04-9 2795 0 Технология
0
Первый протез, управляемый силой мысли
На встрече, посвященной разработкам в области био-кибернетических технологий, организованной Общественным движением «Россия 2045» (http://2045.ru), был представлен один из самых совершенных в мире бионических протезов рук BeBionic 3. Обладатель уникального высокотехнологичного протеза Найджел Экланд, потерявший руку 6 лет назад в результате ..
2013-08-8 5166 0 Технология
0