Ожидается, что квантовые технологии способны значительно ускорить научно-технический прогресс. Однако их практическое применение осложняется высокой чувствительностью к влиянию окружающей среды. Новое исследование демонстрирует способ повысить устойчивость и надежность таких систем. О возможностях, которые это открывает для человечества, — в материале.
Хрупкий потенциал
Развитие квантовых технологий может существенно изменить повседневную жизнь. Исследователи связывают с ними перспективы крупных достижений в медицине, энергетике, логистике, криптографии, разработке новых материалов и других областях. Но между теоретическими разработками и их полноценным использованием остается серьезное препятствие: квантовые системы отличаются чрезвычайной уязвимостью.
Даже незначительный контакт с внешней средой — вибрация, температурное колебание или случайно попавший фотон — способен нарушить суперпозицию и запутанность кубитов, являющихся квантовыми единицами информации. Этот процесс получил название декогеренции. В его результате кубиты теряют исходное квантовое состояние, а вычисления становятся ошибочными или полностью прекращаются.
Чтобы уменьшить влияние внешних факторов, квантовые установки охлаждают до температур, практически достигающих абсолютного нуля — около ?273 °C. Кроме того, их помещают в вакуум и защищают от электромагнитного излучения. Тем не менее даже комплекс этих мер пока не обеспечивает полной стабильности. Поэтому значительная часть ресурсов квантовых процессоров расходуется не на выполнение вычислений, а на исправление ошибок и сохранение работоспособности системы.