Квантовые компьютеры должны хранить квантовую информацию в течение длительного времени, чтобы иметь возможность взломать важные проблемы быстрее, чем обычный компьютер. Потери энергии принимают состояние кубита от одного до нуля, одновременно уничтожая хранимую квантовую информацию. Следовательно, ученые всего мира традиционно работали над тем, чтобы устранить все источники потери энергии — или рассеяния — из этих машин.

Доктор Микко Моттонен из Университета Аалто и его исследовательская группа выбрали другой подход. «Несколько лет назад мы поняли, что квантовые компьютеры действительно нуждаются в рассеянии для эффективной работы. Хитрость заключается в том, чтобы иметь его только тогда, когда это необходимо», — объясняет он.

В своей статье, которая будет опубликована 11 марта 2019 г. в журнале «Физика природы» , ученые из Университета Аалто и Университета Оулу демонстрируют, что они могут увеличить скорость рассеяния в тысячу раз в высококачественном сверхпроводящем резонаторе по требованию — такие резонаторы используются в прототипе квантовых компьютеров.

«Холодильник с квантовыми цепями, который мы недавно изобрели, был ключом к достижению этой способности к рассеиванию. Будущие квантовые компьютеры нуждаются в аналогичной функции, чтобы иметь возможность контролировать потери энергии по требованию», — говорит Моттонен.

По словам первого автора работы, доктора Матти Сильвери, результаты самого научного значения были неожиданными.

«К нашему большому удивлению, мы наблюдали сдвиг частоты резонатора, когда мы включили рассеивание. Семьдесят лет назад нобелевский лауреат Уиллис Лэмб сделал свои первые наблюдения малых сдвигов энергии в атомах водорода . Мы видим ту же физику, но для Впервые в инженерных квантовых системах «, объясняет Сильвери.

Наблюдения Лэмба были революционными в то время. Они показали, что моделирования одного атома водорода недостаточно; электромагнитные поля должны быть учтены, даже если их энергия равна нулю. Это явление теперь подтверждается и в квантовых цепях.

Ключом к новому наблюдению было то, что диссипация и, следовательно, сдвиг энергии могут быть включены и выключены. Управление такими энергетическими сдвигами имеет решающее значение для реализации квантовой логики и квантовых компьютеров.

«Создание крупномасштабного квантового компьютера — одна из величайших задач нашего общества», — говорит Моттонен.