Фізики з Австралії та Японії вперше провели квантовий неруйнівний вимір кубіту, який складався з одного електрону в квантовій точці. Вчені показали, що надійність такого виміру становить понад 99,6 відсотків. Стаття опублікована в.
Існує безліч платформ, на основі яких можна побудувати універсальний квантовий комп'ютер. Однак, у кожного підходу є свої недоліки. Наприклад, надпровідні кубити мають невеликі часи когерентності порівняно з іншими реалізаціями, а з холодних атомів важко побудувати великий квантовий комп'ютер.
Квантові точки - перспективна реалізація кубітів, але і вони мають безліч проблем. Одна з них - якісний вимір кубітів, який не руйнує квантовий стан системи. У даному контексті кубітами вважаються поодинокі електрони в квантових точках, а статки 0 і 1 описуються електронним спином.
Вчені з Австралії та Японії під керівництвом професора Сейго Таруча (Seigo Tarucha) з наукового центру RIKEN запропонували вимірювати кубіт у квантовій точці за допомогою іншого електрона, заплутаного з кубітом. Така реалізація дозволяє довго зберігати стан робочого кубіту, що необхідно, наприклад, для реалізації кодів коригування помилок.
Для перевірки неруйнівного зчитування фізики помістили два електрони в квантові точки з Si/SiGe - один з електронів використовувався як робочий кубіт, а інший як анцила для вимірювання. Зв'язок кубітів вчені контролювали магнітним полем, яке створював мікромагніт на чіпі.
Для того, щоб використовувати такий вимір у повноцінних квантових алгоритмах, необхідно перевірити, що зчитування стану анцилли дійсно не впливає на робочий кубіт. Фізики показали, що анцилу можна вимірювати більше 30 разів перш ніж робочий кубіт псується. Така кількість вимірювань виходить через невеликий час життя кубіту, а не через реалізацію виміру. Поодиноке зчитування за допомогою анцили дає правильний результат з імовірністю 99,6 відсотків.
Більш того, використовуючи спільне зчитування анцили і кубіту, дослідники показали, що стан двох електронів сильно корельовано, що є необхідною умовою для проведення квантового неруйнівного виміру.
За допомогою розробленого фізиками виміру з'являється можливість проміряти парність станів багатьох кубітів, що дозволяє швидко дізнаватися стан мультикубітної системи. У поєднанні з якісними одно- і двокубітними операціями такий спосіб вилучення інформації відкриває дорогу до створення стійких до помилок квантових комп'ютерів на основі квантових точок.
Більше про квантові комп'ютери та обчислення ви можете дізнатися в нашій серії матеріалів «Квантова абетка».