Квантовые компьютеры способны решать задачи, с которыми обычные машины не справляются: от моделирования новых материалов до оптимизации сложных систем.
Основой квантовых компьютеров являются кубиты, которые могут находиться сразу в нескольких состояниях. Но чтобы получить от такого процессора полезный ответ, нужно уметь быстро и надежно измерять состояние каждого кубита. Именно эта процедура остается одним из ключевых «узких мест» в квантовых технологиях.
Одна из ведущих технологий в этой сфере на сегодняшний день — сверхпроводниковые квантовые компьютеры, которые работают при сверхнизких температурах. В них состояние кубитов считывают с помощью микроволновых резонаторов, к которым кубиты подключены через конденсатор. Такая схема позволяет измерять кубиты, но имеет серьезный минус: из‑за связи через конденсатор кубит и резонатор частично «смешиваются». Это увеличивает риск того, что во время измерения кубит потеряет информацию или самопроизвольно сменит состояние.
Ученые под руководством Паскуале Скарлино из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) и Александра Блэ из Университета Шербрука предложили более простую и эффективную архитектуру считывания, которая снижает эти риски. «Это важный результат, демонстрирующий новый, более эффективный и быстрый способ измерения сверхпроводниковых кубитов‑трансмонов», — отмечает Скарлино.
Вместо того чтобы соединять кубит с резонатором только конденсатором, ученые добавили параллельно Джозефсонов переход — тонкий слой обычного (несверхпроводящего) материала между двумя слоями сверхпроводника. Благодаря квантовому туннелированию такой переход ведет себя как нелинейный электрический элемент и эта технология уже давно используется в квантовой электронике.
Источник: hi-tech.mail.ru