Майорановские кубиты становятся читаемыми благодаря тому, что квантовая емкость обнаруживает четные и нечетные состояния

Топологические кубиты подобны сейфам для квантовой информации — вместо хранения данных в определенном месте, они распределяют их нелокально по паре специальных состояний, известных как нулевые моды Майораны. Именно эта характеристика делает их такими ценными для квантовых компьютеров. Они по своей природе устойчивы к локальному шуму, вызывающему декогеренцию, поскольку для искажения информации сбой должен был бы повлиять на систему в глобальном масштабе. Это же достоинство стало их экспериментальной ахиллесовой пятой — как "прочитать" или "обнаружить" свойство, которое не присутствует ни в одной конкретной точке? Международная группа учёных смогла расшифровать информацию, хранящуюся в этих квантовых битах. Результаты опубликованы в журнале Nature.

Непрерывная работа когерентной 3000-кубитной системы

Преодолев ряд технических проблем и представив собой значительный шаг на пути к созданию суперкомпьютеров, учёные продемонстрировали систему из более чем 3000 квантовых битов (кубитов), которая может работать более двух часов. В проекте, организованном Гарвардским университетом, приняли участие исследователи из Массачусетского технологического института (MIT). Руководителями проекта совместно выступили Лукин, Маркус Грайнер, профессор физики имени Джорджа Васмера Леверетт, и Владан Вулетич, профессор физики имени Лестера Вулфа в MIT. Группа проводит исследования совместно с QuEra Computing, стартапом, созданным на базе лабораторий Гарварда и MIT.

С помощью одного кубита разработан новый способ измерения высокоскоростных флуктуаций в магнитных материалах

Работая в наномасштабе, группа ученых под руководством Национальной лаборатории Оук-Ридж Министерства энергетики открыла новый способ измерения высокоскоростных флуктуаций в магнитных материалах. В работе был использован специализированный инструмент, называемый сканирующим микроскопом центра азотной вакансии в Центре нанофазных материаловедения, пользовательском объекте DOE Office of Science в ORNL. Центр азотной вакансии — это дефект атомного масштаба в алмазе, где атом азота занимает место атома углерода, а соседний атом углерода отсутствует, создавая особую конфигурацию квантовых спиновых состояний. В микроскопе центра азотной вакансии дефект реагирует на статические и флуктуирующие магнитные поля, что позволяет ученым обнаруживать сигналы на одном спиновом уровне для изучения наномасштабных структур.

Полностью оптическое сверхпроводящее считывание кубитов

В яростной гонке за за масштабируемыми квантовыми компьютерами группа физиков из команды профессора Йоханнеса Финка из Институте науки и технологий Австрии (ISTA) сумела преодолеть важное ограничение — добилась полностью оптического считывания сверхпроводящих кубитов, выведя технологию за пределы ее нынешних ограничений, и значительно сократила количество криогенного оборудования. Их выводы опубликованы в журнале Nature Physics.

Квантовый холодильник с термическим приводом автономно сбрасывает сверхпроводящий кубит

Учёные из Технологического университета Чалмерса (Швеция) и Университета Мэриленда (США) разработали новый тип холодильника, который может автономно охлаждать сверхпроводящие кубиты для записи низких температур, открывая путь для более надежных квантовых вычислений. Устройство описано в статье журнала Nature Physics. Квантовый холодильник основан на сверхпроводящих схемах и питается от тепла из окружающей среды. Он может охлаждать целевой кубит до 22 милликельвинов без внешнего управления. Учёные смогли увеличить вероятность того, что кубит будет находиться в основном состоянии перед вычислением, до 99,97%, что значительно лучше, чем то, чего могли достичь предыдущие методы, то есть между 99,8 и 99,92%. Разница небольшая, но при выполнении нескольких вычислений она приводит к значительному повышению производительности.

Опосредованные полостью колебания iSWAP между далекими спинами

Исследователи из Делфтского технологического университета (TU Delft) разработали многообещающий подход к реализации когерентных квантовых взаимодействий между удаленными полупроводниковыми кубитами. Их статья, опубликованная в журнале Nature Physics, демонстрирует достижение когерентного взаимодействия между двумя кубитами электронного спина на расстоянии 250 мкм друг от друга.

Физики создали первый полностью механический кубит

Команда физиков из ETH Zürich построила первый в мире работающий механический кубит. В своей статье, опубликованной в журнале Science, учёные описывают идею создания такого кубита и приводят данные тестирования. Вместо представления данных только единицами и нулями кубиты могут хранить данные в суперпозиции обоих состояний. Для этого физики создали то, что они описывают как мембрану, похожую на кожуру барабана, которая может удерживать информацию в устойчивом состоянии, вибрационном состоянии или в состоянии, сочетающем в себе и то, и другое одновременно. Для решения проблемы кратковременности в качестве механического резонатора был использован пьезоэлектрический диск, прикрепленный к сапфировому основанию. Затем они прикрепили кубит из сверхпроводящего материала к его собственной сапфировой основе, используя специальную разработанную технологию. В результате появился кубит со временем когерентности, зависящим от типа используемого сверхпроводника, и в среднем лучше, чем у гибридных или виртуальных кубитов, используемых в других системах.

Новый сверхпроводящий кубит может работать без окружения магнитным полем

Команда компьютерных инженеров из Национального института информационных и коммуникационных технологий, корпорации NTT и Университета Нагои разработала, как они утверждают, первый в мире сверхпроводящий кубит, который может работать без необходимости окружающего магнитного поля. В своей статье, опубликованной в журнале Communications Materials, группа описывает, как они использовали ферромагнитный джозефсоновский переход для создания потокового кубита и насколько хорошо он работал. Учёные обнаружили, что использование π-перехода устраняет необходимость в катушках и производимом ими шуме. Он также допускает сдвиг фазы на 180°, что, как отмечают исследователи, позволяет кубиту функционировать независимо там, где он работает с максимальной эффективностью. Чтобы создать π-переход, исследователи объединили ферромагнитное устройство Джозефсона с ранее разработанной технологией нитридных сверхпроводящих кубитов NICT. Проведенные к настоящему моменту испытания показали, что новый тип кубита способен демонстрировать свойства когерентности, хотя они все же немного короче, чем конструкции без π-переходов.

Прямое измерение фазового соотношения тока sin(2φ) в графеновом сверхпроводящем квантовом интерференционном устройстве

Исследователи из Университета Гренобль-Альпы недавно продемонстрировали прямое измерение тонкого эффекта, а именно фазового соотношения тока sin (2φ), в сверхпроводящем квантовом интерференционном устройстве на основе графена, основанном на перестраиваемых затворах графеновых джозефсоновских переходах. Используемый метод измерений, изложенный в статье, опубликованной в Physical Review Letters, может способствовать разработке более стабильных сверхпроводящих кубитов, менее склонных к декогеренции. Экспериментальная установка основывалась на усовершенствованном методе одновременного контроля и считывания текущего фазового соотношения пары джозефсоновских переходов. Показано, что, объединив два графеновых джозефсоновских перехода в сверхпроводящем квантовом интерференционном устройстве, можно получить фазовое соотношение тока sin(2φ) благодаря контролю интерференционных эффектов между куперовскими парами с помощью магнитного поля.

Физики добились сильной связи андреевских кубитов через микроволновый резонатор

Физикам из Базельского университета впервые удалось когерентно соединить два андреевских кубита на макроскопическом расстоянии. Они добились этого с помощью микроволновых фотонов, генерируемых в узком сверхпроводящем резонаторе. Результаты экспериментов и сопутствующих расчетов были недавно опубликованы в журнале Nature Physics, заложив основу для использования связанных андреевских кубитов в квантовой связи и квантовых вычислениях. Результаты показывают превосходное согласие с теоретическими моделями.