Мировой рекорд в снижении ошибок в «спиновых кубитах»

Мировой рекордный результат в снижении ошибок в полупроводниковых «спиновых кубитах», особому типу строительного блока для квантовых компьютеров, был достигнут с помощью теоретической работы квантовых физиков в Университете Сиднея и UNSW.

Экспериментальный результат, полученный инженерами, показал, что частота ошибок составляет всего 0,043 процента, что ниже, чем у любого другого спинового кубита. Совместный исследовательский документ команд исследователей Сиднея и UNSW был опубликован на этой неделе в журнале «Nature Electronics».

«Необходимо уменьшить количество ошибок в квантовых компьютерах, прежде чем их можно будет превратить в полезные машины», — сказал профессор Стивен Бартлетт.

«Как только они начнут работать в полную силу, квантовые компьютеры смогут выполнить свои обещания по решению проблем, выходящих за рамки возможностей даже самых больших современных суперкомпьютеров. Это может помочь человечеству решить проблемы в области химии, разработки лекарств и во многих других областях».

Существует много типов квантовых битов или кубитов, начиная от тех, которые используют захваченные ионы, сверхпроводящие петли или фотоны. «Спин-кубит» — это квантовый бит, который кодирует информацию на основе квантованного магнитного направления квантового объекта, такого как электрон.

Австралия, в частности Сидней, становится мировым лидером в области квантовых технологий. Недавнее объявление о создания Сиднейской квантовой академии подчеркивает огромную возможность Австралии построить квантовую экономику, основанную на самой большой в мире концентрации квантовых исследовательских групп в Сиднее.

Несмотря на то, что в последнее время основное внимание в квантовых вычислениях уделялось достижениям в области аппаратного обеспечения, ни одно из этих достижений не было возможно без развития квантовой теории информации.

Группа по квантовой теории Сиднейского университета, возглавляемая профессором Стивеном Бартлеттом и профессором Стивеном Фламмией, является одной из мировых сил квантовой теории информации, позволяющей инженерным и экспериментальным командам по всему миру добиваться кропотливых физических достижений, необходимых для того, чтобы квантовые вычисления стали реальность.

Работа группы квантовой теории была важна для мирового рекорда, опубликованного в Nature Electronics. «Поскольку уровень ошибок был настолько мал, команде UNSW потребовалось несколько довольно сложных методов, чтобы хотя бы обнаружить ошибки», — говорят ученые.

Полностью функционирующим квантовым компьютерам потребуются миллионы, если не миллиарды, кубитов для работы. Разработка кубитов с низким уровнем ошибок в настоящее время является жизненно важным шагом к расширению возможностей таких устройств.

C. H. Yang et al, Silicon qubit fidelities approaching incoherent noise limits via pulse engineering, Nature Electronics (2019). DOI: 10.1038/s41928-019-0234-1