Физики из Университета Суррея предложили концепцию нового типа кубита, который может решить одну из главных проблем квантовых вычислений – высокий уровень ошибок при масштабировании систем. В основе разработки лежит сверхтекучий гелий-3, форма гелия с уникальными квантовыми свойствами.
Современные квантовые компьютеры чаще всего используют кубиты на основе сверхпроводящих цепей. Их главный недостаток – высокая чувствительность к электромагнитным помехам и случайным электрическим зарядам. Малейшие возмущения могут разрушить хрупкую квантовую информацию, а с ростом числа кубитов контролировать ошибки становится всё сложнее.
В исследовании, опубликованном в журнале npj Quantum Information, британские учёные описали принципиально иной подход. Их устройство, названное SHOQ (Superfluid Helium Oscillator Quantum), использует электрически нейтральный сверхтекучий гелий. Поскольку у гелия нет заряда, кубит на его основе должен быть естественным образом защищён от некоторых видов электромагнитного шума.
По расчетам авторов, такой кубит будет ошибаться примерно в 100 раз реже, чем традиционные сверхпроводниковые аналоги. Это первая научная работа, в которой детально проработана конструкция кубита на основе сверхтекучей жидкости. «Мы свели воедино известные данные о сверхтекучем гелии и квантовых технологиях, чтобы разработать конкретное микрофлюидное устройство и рассчитать его параметры», – пояснила ведущий автор исследования Прия Шарма.
Разработчики не предполагают, что их технология полностью заменит существующие. Кубиты SHOQ могут интегрировать в гибридные системы, где они будут работать вместе со сверхпроводниковыми. Например, благодаря своей стабильности гелиевые кубиты могут служить квантовой памятью для хранения информации, в то время как другие, более быстрые кубиты, будут выполнять вычисления.
Следующим этапом станет создание и тестирование прототипа. Для работы устройства необходимы сверхнизкие температуры, однако учёные уже достигали нужных условий в предыдущих экспериментах с гелием-3. В проекте также участвует профессор Йенс Кох из Северо-Западного университета в США, один из создателей трансмона – сверхпроводящего кубита, который сегодня широко применяют в отрасли.
