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.

Создание и контроль скирмионов при комнатной температуре в 2D материалах

Корейский научно-исследовательский институт стандартов и науки (KRISS) впервые в мире создал и контролировал скирмионы при комнатной температуре в двумерных (2D) материалах. Это достижение снижает энергопотребление по сравнению с традиционными трехмерными (3D) системами, одновременно максимизируя квантовые эффекты, что делает его основной технологией для разработки квантовых компьютеров, работающих при комнатной температуре, и полупроводников с искусственным интеллектом. Исследование опубликовано в журнале Advanced Materials. В эксперименте скирмионы создавались путем приложения очень тонкого напряжения и магнитного поля к поверхности магнита и далее перемещались в нужном направлении с помощью тока. Результаты эксперимента показали, что энергопотребление на управление скирмионами в 2D составило примерно 1/1000 от такового в 3D, а их размер уменьшился более чем в десять раз, что обеспечило значительные преимущества с точки зрения стабильности и скорости.

Анизотропное обменное взаимодействие двух кубитов со спином дырок

Исследователи из Базельского университета и NCCR SPIN добились первого контролируемого взаимодействия между двумя кубитами со спином дырок в обычном кремниевом транзисторе. Квантовому компьютеру для выполнения вычислений нужны "квантовые ворота". Они представляют собой операции, которые манипулируют кубитами и связывают их друг с другом. Как сообщают исследователи в журнале Nature Physics, им удалось соединить два кубита и вызвать контролируемый переворот одного из их спинов в зависимости от состояния спина другого — известный как управляемый переворот спина. Связь двух спиновых кубитов основана на их обменном взаимодействии, которое происходит между двумя неразличимыми частицами, взаимодействующими друг с другом электростатически. Удивительно, но обменная энергия дырок не только электрически управляема, но и сильно анизотропна.

Двухосное управление спиновым кубитом в реальном времени

Международное сотрудничество под руководством ученых из Института Нильса Бора (NBI) Копенгагенского университета продемонстрировало метод, который позволяет использовать шум для обработки квантовой информации. В результате производительность фундаментальной квантовой вычислительной единицы информации — кубита — увеличивается на 700%. Эти результаты опубликованы в журнале Nature Communications. Для ускорения были использованы программируемая пользователем вентильная матрица и машинное обучение. Идея в том, чтобы проводить измерения и анализ в одном и том же микропроцессоре, который настраивает систему в реальном времени. В противном случае схема не будет достаточно быстрой для приложений квантовых вычислений.

Микроловушка Пеннинга для квантовых вычислений

Экспериментально продемонстрировано, что ионные ловушки, подходящие для использования в квантовых компьютерах, могут быть построены с использованием статических магнитных полей вместо осциллирующих. В этих статических ловушках с дополнительным магнитным полем (ловушки Пеннинга) реализовывался как произвольный транспорт, так и необходимые операции для будущих суперкомпьютеров. Исследователи недавно опубликовали свои результаты в научном журнале Nature. Установлено, что энергетические состояния кубита захваченного иона можно контролировать, сохраняя квантово-механические суперпозиции. Когерентный контроль работал как с электронными (внутренними) состояниями иона, так и с (внешними) квантованными колебательными состояниями, а также для связи внутренних и внешних квантовых состояний.

Логический квантовый процессор на основе реконфигурируемых массивов атомов

Команда физиков, компьютерщиков и специалистов по информационным машинам из Гарвардского университета, работая с коллегами из QuEra Computing Inc., Университета Мэриленда и Массачусетского технологического института, создала квантовый компьютер с самым большим в истории количеством логических квантовых битов. Логические кубиты — это группы кубитов, связанных посредством квантовой запутанности. Вместо того чтобы полагаться на избыточные копии информации в качестве протокола исправления ошибок, машины на основе логических кубитов полагаются на встроенную избыточность запутанности. Для этого нового исследования исследовательская группа создала квантовый компьютер с 48 логическими кубитами, что является наибольшим показателем.

Новая архитектура квантовых вычислений обеспечивает кубит электронного заряда со временем когерентности 0,1 миллисекунды

Последовательность является основой эффективного общения, будь то письменное, устное общение или обработка информации. Этот принцип распространяется на квантовые биты или кубиты. Квантовый компьютер однажды сможет решить ранее непреодолимые проблемы в области прогнозирования климата, дизайна материалов, открытия лекарств и многого другого. Команда, возглавляемая Аргоннской национальной лабораторией Министерства энергетики США (DOE), достигла важной вехи на пути к будущим квантовым вычислениям. Они увеличили время когерентности своего нового типа кубита до впечатляющих 0,1 миллисекунды — почти в тысячу раз лучше, чем предыдущий рекорд. Исследование было опубликовано в журнале Nature Physics.

Неразрушающие измерения, реализованные в кубитах иттербия, помогают масштабировать квантовые вычисления на нейтральных атомах

Атомы металла иттербия-171, возможно, наиболее близки в природе к совершенным кубитам. Недавнее исследование показывает, как использовать их для повторных квантовых измерений и вращений кубитов, что может помочь в разработке масштабируемых квантовых вычислений. Физики из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне разработали процедуру измерения кубитов иттербия-171, которая сохраняет их для будущего использования. Как сообщают исследователи в журнале PRX Quantum, достижение этого «неразрушающего измерения» позволило им использовать процессор для длительных многоэтапных вычислений, которые лежат в основе многих квантовых алгоритмов.

Разработан фермионный квантовый процессор

Исследователи из Австрии и США разработали новый тип квантового компьютера, который использует фермионные атомы для моделирования сложных физических систем. Процессор использует программируемые массивы нейтральных атомов и способен эффективно моделировать фермионные модели с использованием фермионных вентилей. Команда под руководством Питера Золлера продемонстрировала, как новый квантовый процессор может эффективно моделировать фермионные модели из квантовой химии и физики элементарных частиц. Статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Создание неабелева топологического порядка и анионов на процессоре с захваченными ионами

В разработке, которая может сделать квантовые компьютеры менее подверженными ошибкам, группа физиков из Quantinuum, Калифорнийского технологического института и Гарвардского университета создала сигнатуру неабелевых анионов (нонабелионов) в квантовом компьютере особого типа. Команда опубликовала свои результаты на сервере препринтов arXiv.