Исследователи из University of Surrey предложили новую конструкцию кубита, которая может помочь решить проблему поддержания низкого уровня ошибок по мере увеличения квантовых компьютеров. Устройство Superfluid Helium Oscillator Quantum (SHOQ), представленное в исследовании, опубликованном в npj Quantum Information, использует гелий-3, способный течь без трения в сверхтекучем состоянии.
Многие современные квантовые системы основаны на сверхпроводящих схемах, чувствительных к электромагнитному шуму и случайным электрическим зарядам. По мере увеличения числа кубитов контроль над такими возмущениями усложняется. Отмечается, что сверхтекучий гелий, не несущий электрического заряда, может обеспечивать естественную защиту от некоторых видов электромагнитного шума.
Согласно расчётам исследователей, уровень ошибок устройства SHOQ может быть примерно в 100 раз ниже, чем у традиционных сверхпроводящих кубитов. Первый автор исследования Dr. Priya Sharma заявила, что компоненты этой идеи впервые были объединены в микрофлюидном устройстве и что были определены детали, необходимые для работы устройства в качестве кубита. Следующим шагом команда планирует изготовить прототип и проверить прогнозы.
Ожидается, что SHOQ будет использоваться вместе со сверхпроводящей квантовой технологией, а не заменит существующее квантовое оборудование. Благодаря этому разные типы кубитов смогут выполнять разные задачи в одной системе. В долгосрочной перспективе устройство также может использоваться в качестве памяти для хранения квантовой информации, пока вычисления выполняются на другом оборудовании.
Для работы устройства требуются чрезвычайно низкие температуры; исследователи отмечают, что необходимые условия уже достигались в экспериментах со сверхтекучим гелием-3. Проект осуществлялся в сотрудничестве с Professor Jens Koch из Northwestern University. Работа над прототипом поддерживается IAA Commercialisation Fellowship, предоставленной Dr. Priya Sharma.
Почему это важно
Значимость предложения заключается в том, что оно предлагает альтернативу, не являющуюся прямым повторением существующего сверхпроводникового подхода к проблеме шума и контроля ошибок, которая усугубляется по мере увеличения числа кубитов. Использование среды, не переносящей электрический заряд, позволяет рассматривать SHOQ не столько как основу для создания нового самостоятельного компьютера, сколько как дополнительный компонент, способный выполнять определённые функции в существующих системах. В частности, идея памяти, которая могла бы сохранять квантовую информацию во время вычислений, не ограничивает сферу применения конструкции исключительно возможностями обработки данных. Однако станет ли заявленное преимущество по уровню ошибок заметно в реальном устройстве, выяснится после изготовления прототипа и проведения испытаний при чрезвычайно низких температурах; полученный на данный момент результат представляет собой не реализованную производительность, а проектное предложение, ожидающее проверки.