Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) сообщили о значительном прорыве в области квантовых вычислений. Они создали сверхпроводниковую систему с беспрецедентной нелинейной связью между искусственными атомами и фотонами, что позволяет ускорить обработку квантовых данных до нескольких наносекунд. Этот прорыв открывает новые возможности для быстрого считывания данных и эффективной коррекции ошибок в квантовых технологиях.
Квантовые компьютеры обещают коренным образом изменить вычисления в химии, материаловедении и машинном обучении, но их применение ограничено нестабильностью кубитов — квантовых битов, которые теряют информацию из-за декогеренции. Быстрое выполнение операций и измерений помогает предотвратить накопление ошибок. Новая архитектура, созданная в MIT, усиливает нелинейное взаимодействие света и материи в 10 раз по сравнению с ранее существующими системами, что потенциально ускоряет работу квантового процессора в той же мере.
В основе достижения лежит «квартонный куплор» — сверхпроводниковый контур, разработанный Юфэном «Брайтом» Е, ведущим автором исследования. Устройство создаёт нелинейное взаимодействие, при котором система демонстрирует свойства, невозможные при простом сложении взаимодействий её частей. В эксперименте куплор объединил два сверхпроводниковых кубита: один служил резонансным контуром для считывания, другой — носителем информации.
«Нелинейность является основой большинства полезных взаимодействий в квантовых вычислениях, — объяснил Юфэн Е. — Чем больше интенсивность связывающего взаимодействия, тем быстрее происходит обработка данных, позволяя выполнять больше циклов коррекции ошибок до потери когерентности».
Старший автор исследования Кевин О’Брайен, руководитель группы Quantum Coherent Electronics Group, подчеркнул, что текущий эксперимент — лишь начальная стадия. Сейчас команда работает над интеграцией квартонного куплора в полноценную систему считывания, добавляя фильтры и другие компоненты. Параллельно они исследуют усиление взаимодействия материи, необходимое для квантовых операций.
Ускорение процессов крайне важно из-за ограниченного времени жизни кубитов. Более быстрые операции минимизируют риск накопления ошибок, повышая точность вычислений. «Каждый дополнительный цикл коррекции улучшает надёжность вычислений», — отметил Юфэн Е. В перспективе это приближает нас к созданию отказоустойчивых квантовых компьютеров, способных решать задачи, недоступные для современных суперкомпьютеров.
Источник: iXBT
