Знайдено новий тип квазічастинок — він допоможе створити матерію з кубітів

0
23

У недавньому дослідженні група вчених з ніту «місіс» з колегами експериментально довела, що з нового типу квазічастинок можна створити метаматеріали, необхідні для роботи квантових комп’ютерів.

Для роботи квантових комп’ютерів потрібні надпровідні кубіти. Але на комп’ютерні технології наступного покоління сильно впливає декогеренція (процес порушення злиття), яка скорочує термін служби кубітів і призводить до обчислювальних помилок. Крім того, великі масиви кубітів дуже складно контролювати. Саме тому квантові симулятори з метаматеріалів відкривають унікальні можливості для дослідження і розробки квантових обчислень, оскільки вони не потрібні у великих кількостях для управління електронікою.

вченим досі не вдалося створити повноцінний високошвидкісний квантовий комп’ютер, але нове відкриття — квазічастинки, з яких можливе створення штучної матерії — значно наблизило їх до цього. На фото: експериментальний квантовий комп’ютер. Зображення: сергій гнусков / ніту «місіс»

Метод квантового симулятора передбачає створення штучної матерії з синтетичних кубітів, що підкоряються тим же основним законам, що і реальна матерія. З іншого боку, вчені можуть запрограмувати симулятор так, щоб отримати матерію з новими властивостями, яких ніхто ніколи не бачив у природі.

Масиви надпровідних кубітів представляє пов’язані пари бозонів, також звані дублонами, які описуються моделлю бозе-хаббарда і є результатом сильної квантової нелінійності. Топологічна фізика дублонів широко досліджувалася в ряді недавніх теоретичних роботах, проте експериментальні дослідження топологічних властивостей пов’язаних фотонних пар (дублонів) все ще відсутні. Тепер команда вчених використовувала надпровідний масив кубітів для розробки та створення квантового симулятора.

Реєструючи властивості кубітів, вчені можуть судити про більш широкий клас систем фізики, які описуються одними і тими ж рівняннями. І якщо контрольовано змінювати окремі параметри цих рівнянь, то такий пристрій можна буде вважати спеціалізованим симулятором. Це не призведе до точного збігу з реальним квантовим комп’ютером, але його масштабування вимагатиме значно менше ресурсів.

В кінцевому підсумку експеримент показав, що дублони також можуть утворювати крайовий стан. Вчені змогли побачити, як дублони утворюють ці зони, і їм навіть вдалося виявити, як на верхньому краю зони дублонів з’явився стан реберного масштабування, коли вони збільшили довжину масиву. Таким чином вчені вперше змогли спостерігати, що серед ланцюжків кубітів може виникати новий вид квазічастинок. Це відкриття значно наблизило науку до створення життєздатних квантових обчислень.