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.

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.