Շվեդիայի Չալմերսի տեխնոլոգիական համալսարանի ֆիզիկոսների միջազգային խումբը առաջարկել է քվանտային համակարգերի ստեղծման սկզբունքորեն նոր մոտեցում, որը կարող է էապես մոտեցնել լիարժեք և կայուն քվանտային համակարգիչների հայտնվելը: Աշխատանքը հրապարակվել է Physical Review Letters (PRL) ամսագրում:
Քվանտային տեխնոլոգիաների գլխավոր խնդիրը
Քվանտային համակարգիչների զարգացման ճանապարհին ամենալուրջ խոչընդոտներից մեկը մնում է դեկոգերենցիան՝ գործընթաց, որի ժամանակ կուբիտները (քվանտային բիթերը) արագ կորցնում են իրենց քվանտային տեղեկատվությունը շրջակա միջավայրի հետ փոխազդեցության պատճառով (աղմուկ, ջերմաստիճան, էլեկտրամագնիսական խոտաններ):
«Քվանտային համակարգերը չափազանց հզոր են, բայց միևնույն ժամանակ՝ ծայրահեղ փխրուն: Առանցքային խնդիրն է՝ սովորել կառավարել դրանց փոխազդեցությունը շրջակա միջավայրի հետ»,- պարզաբանել է հետազոտության հեղինակներից մեկը՝ Լեյ Դուն:
Նոր հայեցակարգ. «հսկայական սուպերատոմներ»
Գիտնականները միավորել են երկու հեռանկարային ուղղություններ՝ հսկայական ատոմները և սուպերատոմները, ու ստեղծել հիբրիդային համակարգ, որն անվանել են «հսկայական սուպերատոմ»:
- Հսկայական ատոմները արհեստական քվանտային համակարգեր են, որոնք շրջակա միջավայրի հետ փոխազդում են միանգամից մի քանի կետերում: Դրա շնորհիվ դրանք մասնակիորեն «հիշում են» իրենց նախորդ վիճակները և ավելի լավ են դիմադրում դեկոգերենցիային:
- Սուպերատոմները սովորական ատոմների խումբ են, որոնք իրենց դրսևորում են որպես միասնական քվանտային օբյեկտ:
Միավորելով այս գաղափարները՝ հետազոտողները ստացել են մի համակարգ, որն ընդունակ է միաժամանակ պահպանել և մշակել մի քանի կուբիտների քվանտային տեղեկատվությունը՝ մնալով զգալիորեն ավելի կայուն արտաքին խոտանների նկատմամբ:
Նոր հնարավորություններ քվանտային հաշվարկների համար
Քվանտային համակարգիչների կարևորագույն խնդիրներից է խճճված վիճակների (entangled states) ստեղծումն ու պահպանումը, երբ մի քանի կուբիտներ աշխատում են որպես մեկ ամբողջություն: Հենց խճճվածությունն է քվանտային մեքենաներին տալիս նրանց հսկայական հաշվողական հզորությունը: Սակայն իրական պայմաններում նման վիճակները շատ արագ քայքայվում են:
Նոր ճարտարապետությունը, ըստ հեղինակների, թույլ է տալիս ավելի արդյունավետ պահպանել խճճվածությունը և քվանտային տեղեկատվությունը փոխանցել տարածության վրա՝ նվազագույն կորուստներով: Գիտնականներն առաջարկել են հսկայական սուպերատոմների աշխատանքի մի քանի գործնական սխեմաներ, ներառյալ վիճակների փոխանակումը դրանց միջև և ազդանշանների սինխրոն փոխանցումը:
«Հսկայական սուպերատոմները քվանտային տեղեկատվության կառավարման լիովին նոր հնարավորություններ են բացում»,- նշել է աշխատանքի համահեղինակ Յանինե Շպլետշտեսերը:
Ի՞նչ է սպասվում հետո
Առայժմ հայեցակարգը գոյություն ունի տեսական մոդելների և հաշվարկների տեսքով: Հաջորդ կարևոր փուլը լաբորատորիայում հսկայական սուպերատոմների փորձնական իրականացումն է: Հեռանկարում նման համակարգերը կարող են հիմք դառնալ հիբրիդային քվանտային սարքերի համար, որտեղ տարբեր տեսակի կուբիտներ և տեխնոլոգիաներ կաշխատեն միասին:
Կարճ ասած
Չալմերսի տեխնոլոգիական համալսարանի գիտնականները առաջարկել են քվանտային համակարգերի նոր հայեցակարգ՝ «հսկայական սուպերատոմներ»: Միավորելով հսկայական ատոմների և սուպերատոմների գաղափարները՝ նրանք ստեղծել են մի ճարտարապետություն, որը զգալիորեն ավելի լավ է դիմադրում դեկոգերենցիային՝ ժամանակակից քվանտային համակարգիչների գլխավոր խնդրին: Նոր համակարգը թույլ է տալիս ավելի արդյունավետ պահպանել և փոխանցել խճճված քվանտային վիճակները: Թեև աշխատանքն առայժմ տեսական բնույթ է կրում, այն հեռանկարային ուղի է բացում ավելի կայուն և հզոր քվանտային սարքերի ստեղծման համար: Հետազոտությունը հրապարակվել է Physical Review Letters ամսագրում: