Об этом сообщает «КТРК» со ссылкой на SciTechDaily
Квантовые технологии уже давно считаются будущим цифровой эпохи, но их развитие тормозят проблемы с нестабильностью квантовых битов. Однако последние эксперименты международной группы учёных открывают новые горизонты.
Исследователи создали уникальную конфигурацию на основе экзотических частиц — майорановских нулевых мод (MZM), которые потенциально могут обеспечить устойчивую работу квантовых компьютеров. Такой подход может кардинально изменить представление о масштабируемых вычислительных системах, способных работать без ошибок и внешних помех.
Майорановские частицы давно интересуют физиков, но их использование в квантовых технологиях оставалось на стадии теоретических моделей. Теперь же, благодаря новой архитектуре, основанной на цепочке Китаева, удалось добиться значительного прогресса. Усовершенствованная структура не только позволяет стабилизировать MZM, но и открывает перспективу создания масштабируемых квантовых систем нового поколения.
Новая архитектура для устойчивых квантовых вычислений
Исследовательская группа создала трёхузловую цепочку Китаева, используя квантовые точки и сверхпроводящие элементы. Эта структура формировалась с помощью гибридных нанопроводов, объединяющих полупроводниковые и сверхпроводящие компоненты. Такой подход позволил точно контролировать квантовые состояния и минимизировать влияние внешнего шума, что стало ключевым достижением в области квантовой устойчивости.
Физическое разделение майорановских мод увеличивает их независимость, а значит, и устойчивость к деструктивным взаимодействиям. Именно эта особенность делает новую платформу особенно привлекательной для построения надёжных квантовых компьютеров. Учёные называют это состояние «зоной устойчивости», в которой поведение MZM поддаётся точному контролю и предсказуемости.
Масштабируемость как ключ к будущему
Создатели новой схемы уверены: увеличение числа элементов цепочки Китаева не снижает, а наоборот — усиливает стабильность системы. Чем длиннее цепь, тем дальше располагаются крайние майорановские моды, снижая риск их разрушения внешними воздействиями. Это создаёт основу для построения крупных квантовых сетей, пригодных для реальных вычислительных задач.
Новая технология может стать фундаментом для создания материалов с заданными квантовыми свойствами. Это означает, что в будущем возможно будет проектировать квантовые устройства не только как вычислительные машины, но и как платформы для изучения фундаментальных явлений природы.
Новое поколение квантовых устройств
Ведущий автор исследования доктор Гжегож Мазур, ныне возглавляющий собственную исследовательскую группу в Оксфордском университете, подчёркивает: достигнутая устойчивость не только подтверждает эффективность масштабирования, но и задаёт вектор для разработки новых квантовых устройств. Его команда будет продолжать работу над созданием искусственной квантовой материи на основе наноструктур.
Эта методика позволяет не просто оптимизировать существующие квантовые схемы, а кардинально переосмыслить подход к созданию вычислительных платформ. Впервые стало возможным говорить о точечной настройке квантовых параметров и управлении свойствами вещества на субатомном уровне.
Преимущества нового подхода
Новая модель квантовых систем обладает рядом преимуществ, делающих её особенно привлекательной для практического применения. Во-первых, она обеспечивает высокую устойчивость к внешнему шуму, что критически важно для стабильности квантовых вычислений. Во-вторых, её легко масштабировать, а значит — применять для создания мощных вычислительных центров будущего.
Среди ключевых достоинств модели можно выделить:
- Возможность точного управления квантовыми состояниями;
- Минимизация взаимодействий, разрушающих когерентность кубитов;
- Гибкость в проектировании устройств с заданными свойствами;
- Поддержка долгоживущих логических состояний;
- Перспектива интеграции в существующие квантовые платформы.
Квантовые цепи следующего поколения
Открытие открывает дорогу к созданию так называемой топологической квантовой электроники, где устойчивость достигается не за счёт коррекции ошибок, а благодаря самой природе квантовой системы. Этот подход позволяет принципиально переосмыслить логическую архитектуру квантовых машин.
Развитие квантовой инженерии, основанной на майорановских модах, обещает вывести вычислительные мощности на качественно новый уровень. Уже сейчас учёные строят планы по разработке целых квантовых сетей, работающих на базе подобных цепочек, что может стать началом новой эры в вычислительной технике.
Напомним, ранее мы писали про революцию в области хранения энергии.
