Создан кубит, который работает при -272,15°C
Ученые создали кубит, который работает при температуре на 1 °C выше абсолютного нуля. Раньше эти единицы хранения информации квантовых компьютеров работали только при температуре, которая всего на доли градуса выше абсолютного нуля. Исследование в перспективе позволит удешевить работу квантовых компьютеров. Работа опубликована в журнале Nature.
В обычном компьютере наименьшей единицей хранения информации является бит. Он может принимать одно из двух значений: либо 0, либо 1. При решении задачи стандартный ПК перебирает разные варианты, чтобы найти верный ответ. Кубиты — единицы хранения информации в квантовых компьютерах. Они могут находиться в разных состояниях одновременно, поэтому задачу, которую обычный компьютер решит за неделю, квантовый сможет рассчитать за секунду. Поэтому исследователи сегодня надеются, что квантовые компьютеры смогут значительно помочь в целом ряде научных областей.
Одна из серьезных проблем квантовых вычислений — для них нужны экстремально низкие температуры. Современные квантовые компьютеры требуют температур, которые всего лишь на доли градуса выше абсолютного нуля -273,15 °C. Дело в том, что квантовые явления, которые позволяют таким компьютерам проводить сложнейшие вычисления, могут существовать только в том случае, если их изолировать от тепла нашего классического мира. Поэтому квантовые компьютеры, способные проводить надежные вычисления, будут очень большими, а значит — понадобятся огромные помещения, заполненные системами охлаждения, которые будут потреблять огромное количество энергии для работы одного квантового компьютера.
Теперь ученые доказали, что особый тип кубита со спином отдельного электрона может работать при температуре -272,15 °C. Это на 1 °C выше абсолютного нуля, что существенно выше, чем условия, при которых могут работать кубиты в нынешних квантовых компьютерах. Он сделан из квантовой точки, которая напечатана металлическими электродами на кремнии. Устойчивость к ошибкам стандартного набора преобразований (вентили Клиффорда) составила 99,85%.
Хотя температура все еще очень низкая, даже такое потепление может сократить расходы на эксплуатацию и энергопотребление. Благодаря этому ученые смогут использовать квантовые компьютеры, например, в разработке лекарств.
Однако ученые обращают внимание на то, что «более горячие» кубиты в квантовых компьютерах увеличивают риск ошибок в расчетах. Специалисты планируют продолжить исследования, чтобы исправить эти проблемы.