Открыть главное меню

Учёные нашли способ сохранять квантовую когерентность бесконечно долго

26 декабря 2016

Пример кубита

Международная группа учёных экспериментально продемонстрировала квантовую систему, которая может сохранять свою когерентность, то есть свойство находиться одновременно в двух и более состояниях, сколь угодно долго даже при комнатных температурах. Это должно упростить создание квантовых компьютеров. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Physical Review Letters.

Квантовая когерентность является отличительным свойством квантовых объектов и заключается в том, что такие объекты могут в некотором смысле находиться сразу в нескольких состояниях. Это свойство лежит в основе работы квантовых компьютеров и определяет их превосходство над компьютерами обычными. Если в обычных компьютерах каждый бит обрабатываемой информации может находиться или в состоянии 0, или в состоянии 1, то в квантовых компьютерах квантовые биты — кубиты — находятся сразу и в состоянии 0, и в состоянии 1. Таким образом, там где в обычном компьютере требуется два вычисления, чтобы сначала посмотреть результат с 0, а затем результат с 1, в квантовом компьютере можно провести одно вычисление сразу с обоими значениями.

К сожалению, из-за взаимодействия с окружающей средой квантовая когерентность быстро нарушается. Этот процесс, носящий название декогеренции, существенно усложняет создание квантовых компьютеров. Существующие методы борьбы с декогеренцией обладают теми или иными недостатками, поэтому в обсуждаемой работе был применён принципиально новый метод, разработанный этой же группой ранее.

Метод заключается в том, что если имеется система квантовых объектов, например, несколько кубитов, объединённых между собой, то её можно организовать таким образом, что декогеренция будет действовать только на некоторые из параметров системы, но другие — говорят, что они перпендикулярны первым — будут сохранять свою когерентность неограниченно долго. Именно они и могут быть использованы для квантовых вычислений.

В ходе эксперимента учёным удалось продемонстрировать сохранение квантовой когерентности систем из двух кубитов в течение сотен миллисекунд при комнатной температуре.

Аналогичный механизм может работать в фотосинтезирующих молекулах, которые также находятся в тесном контакте с окружающей средой, но при этом, по всей видимости, используют квантовые процессы для преобразования энергии падающего на них света в биохимическую энергию. Эта гипотеза, однако, требует дальнейших исследований.

 

ИсточникиПравить

Комментарии

Викиновости и Wikimedia Foundation не несут ответственности за любые материалы и точки зрения, находящиеся на странице и в разделе комментариев.