Инженеры из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Сиднее совершили прорыв в области квантовых технологий, используя знаменитую метафору с котом Шредингера. Они разработали новый метод коррекции ошибок, который позволяет получать более точную информацию из квантовой системы, не разрушая ее хрупкое состояние. Исследование может стать важной вехой на пути к созданию мощных квантовых компьютеров, пишет Phys.org.
Представьте, что вам нужно найти кошку, спрятавшуюся в одной из восьми одинаковых коробок в темной комнате. Вы не можете открыть дверь, чтобы не спугнуть ее. Профессор Андреа Морелло объясняет, что стандартный метод — это поочередно «опрыскивать» каждую коробку (проводить измерение) и слушать недовольное «мяу» (сигнал от системы).
Однако в квантовом мире есть две проблемы. Первая — шум. Можно ошибочно принять случайный звук за мяуканье или пропустить настоящее. Второе — возмущение. Слишком частые «опрыскивания» могут напугать кота и заставить его перепрыгнуть в другую коробку, тем самым изменив то самое состояние, которое вы пытались измерить.
Ключ к успеху, по словам профессора Морелло, заключается в том, чтобы изменить тактику. Как только вы услышали первое «мяу» и определили вероятное местонахождение кошки, нужно немедленно прекратить проверку остальных коробок случайным образом. Вместо этого следует сосредоточиться только на тех, где, предположительно, кошки нет. «Тишина в этих ящиках повышает уверенность в правильности вашей догадки. Отсутствие сигнала подтверждает наличие другого, не взаимодействуя напрямую с системой», — говорит эксперт.
В физической системе UNSW «котом» выступало ядро атома сурьмы с восемью возможными квантовыми состояниями, а «опрыскивателем» — электрон. Новый протокол позволил воздействовать на систему всего один раз, после чего анализировались только пустые или «молчащие» состояния.
Применение новой стратегии измерения принесло впечатляющие результаты: вероятность ошибки снизилась более чем вдвое, а общее время эксперимента сократилось до одной трети от первоначального. Кроме того, точность определения состояния системы достигла рекордных 99,61%.
«Полученный результат имеет важное значение, поскольку оно позволяет нашей системе достичь точности, необходимой для успешной квантовой коррекции ошибок», — отмечает ведущий автор исследования Арьен Ваартьес.
По словам ученых, новый подход универсален и может быть применен к различным платформам квантовых вычислений — от полупроводниковых чипов до атомных и фотонных систем. Это важный шаг к созданию масштабируемых квантовых компьютеров для решения сложнейших задач: от разработки лекарств до оптимизации финансовых моделей.
Ранее физики создали экзотические формы материи, которые не должны существовать. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.
Источник: hi-tech.mail.ru