Болометрите срещу квантовия шум: ето как финландските учени успяха да направят невъзможното?
Един реформаторски способ за премерване на кубитите дава обещание да направи гражданска война в квантовите калкулации.
Научната общественост за следващ път направи сериозен пробив, който може да промени коренно бъдещето на квантовите калкулации. Изследователската група QCD от Университета Аалто във Финландия показва нов способ за премерване на кубитите, заобикаляйки някои от главните ограничавания, наложени от правилото за несигурност на Хайзенберг.
Понастоящем мащабирането на квантовите компютри посредством увеличение на броя на кубитите е лимитирано освен от софтуерните компликации, само че и от казуса с възходящия звук при измерването.
Традиционно употребяваните параметрични усилватели прибавят нежелателен звук. А и изискват доста увеличение на размера на съставените елементи, с цел да се предпазят кубитите от декохеренцията. Това е развой, при който квантовата система губи квантовите си свойства. И най-много способността си за суперпозиция на положенията. Именно тук влиза в деяние новият метод, препоръчан от финландските учени.
Използвайки термични болометри, които към този момент се потвърдиха като извънредно чувствителни детектори, екипът от Университета Аалто сподели, че те могат да се употребяват за тъкмо еднократно отчитане на положенията на кубитите. Болометрите, за разлика от усилвателите, могат да мерят мощността или броя на фотоните, без да прибавят квантов звук. Това ги прави идеални за потребление в квантовите калкулации.
„ Представете си бъдеще, в което квантовите компютри имат хиляди, в случай че не и милиони кюбити. Внимателната оценка на размера на всеки съставен елемент е от решаващо значение за сходно мащабиране. Нашето проучване демонстрира, че наноболометрите могат да бъдат обсъждани като сериозна опция на стандартните усилватели “.
Казва професор Микко Мьотьонен, началник на изследователската група QCD.
Вече извършените опити демонстрират, че болометрите могат да обезпечат точното отчитане на положенията на кубита в едно измерение. Без освен това да прибавят квантов звук, като в същото време употребяват 10 000 пъти по-малко сила от обичайните усилватели. Допълнително преимущество е техният необикновено дребен размер.
При опитите беше реализирана акуратност на отчитане на положението на един кубит от 61,8% при дълготрайност на отчитането от към 14 микросекунди. След поправяне на времето за релаксация на силата на кубита точността нараства до 92,7%. Изследователите са уверени, че с дребни модификации, като да вземем за пример подмяна на материала на болометъра с графен, точността на отчитане на единичните измервания до мечтаните 99,9% може да бъде реализирана единствено за 200 наносекунди.
Още през 2019 година същият екип от учени показва потреблението на болометри за свръхчувствителни измервания в действително време. А през 2020 година – опцията за понижаване на времето за отчитане до по-малко от една микросекунда. Това стана благодарение на болометри на основата на графен.
Всички тези научни достижения откриват нови вероятности за мащабиране на квантовите калкулации, като дават обещание да създадат гражданска война в точността и успеваемостта на квантовите измервания.
