Исследователи из Университета Ватерлоо предложили решение одной из самых сложных проблем в области квантовых вычислений – защиты кубитов. При каждой операции с одним кубитом, например, его сбросе или измерении, существует риск повреждения соседних кубитов, что приводит к потере данных. Для преодоления этой проблемы ученые разработали новый метод управления лазерным светом, используемым для манипуляций с кубитами.
В эксперименте исследователи смогли измерить и сбросить кубит, использующий ионную ловушку, в известное состояние, не нарушая состояние соседних кубитов, находящихся всего в нескольких микрометрах. Это открытие может значительно повлиять на дальнейшие исследования в области квантовых процессоров, улучшить их скорость и возможности, а также продвинуть технологии квантовой симуляции и коррекции ошибок.
Современные методы защиты кубитов имеют свои ограничения: они часто требуют дополнительных ресурсов, таких как избыточные кубиты, и могут вводить новые ошибки в процессе их коррекции. Это снижает эффективность и надежность работы квантовых систем. Ученые предложили использовать две технологии – ионные ловушки для считывания и манипуляции кубитами с помощью лазера и голографическое управление световым пучком для точного формирования лазерного луча.
Ключевой особенностью этого метода стало применение голографического формирования лазерного пучка, что позволяет фокусировать свет исключительно на целевом кубите, не влияя на другие. Это решение помогло избежать рассеивания фотонов, которое могло бы нарушить состояния соседних кубитов, и позволило успешно выполнить задачу с точностью сохранения информации более 99%.
Данное исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показывает, что стало возможным воздействовать на конкретный кубит, не разрушая информацию в остальных. Этот прорыв может значительно продвинуть квантовые технологии и открыть новые возможности для разработки квантовых процессоров.