Квантовый прорыв: полный набор логических операций на одном ионе
Важность разработанного учёными метода заключается в том, что предложенный ими подход позволяет избежать использования многочисленных вспомогательных кубитов, что, в свою очередь, открывает широкие возможности для создания более простых и компактных квантовых компьютеров.
Суть новой технологии — в кодировании обоих логических кубитов не в отдельных частицах, а в двух колебательных режимах (вдоль осей x и y) одного иона. При этом контроль квантового состояния осуществляется посредством точно модулированных лазерных импульсов. Таким образом, при данном подходе используется один квантовый генератор в качестве полноценного логического кубита, что даёт возможность существенно снизить объём требуемых ресурсов.
Проведённые учёными эксперименты показали, что разработанный метод позволяет реализовать весь «логический алфавит»: базовые однокубитные операции с точностью 94-96%, ключевую двухкубитную операцию CZ и состояние Белла с точностью 83%. Стабильность системы обеспечивали «якорные» спиновые кубиты иона, выполнявшие роль контрольного механизма. Конкретная значимость работы заключается в демонстрации пути к миниатюризации квантовых процессоров за счёт сокращения числа физических кубитов для выполнения сложных операций. Необходимо отметить, что благодаря «якорным» спиновым кубитам самого иона была достигнута высокая стабильность системы. Также значимым фактором является то, что учёные сумели минимизировать ошибки, которые появляются при работе с реальными, а не идеальными состояниями GKP (ключевыми факторами, приводящими к возникновению ошибок, были нестабильность параметров ловушки и тепловой шум).
Это открытие может найти применение в перспективном производстве электроники, в частности при создании специализированных электронных компонентов для квантовых систем, а также повлиять на технологии сборки электронных блоков нового поколения. Разработка имеет важное значение для развития квантовых технологий вообще и создания масштабируемых квантовых компьютеров в частности.
По материалам https://industry-hunter.com