|
Найден способ определения времени жизни квантовой информации
|
|
|
|
Новое элегантное уравнение позволяет ученым легко рассчитать время жизни квантовой информации для 12 000 различных материалов. Ученые открыли математический способ расчета важнейшей характеристики квантовых устройств. Изучив числа квантовых свойств 12 000 элементов и соединений, исследователи опубликовали новое уравнение для аппроксимации продолжительности времени, в течение которого материалы могут сохранять квантовую информацию, называемого «временем когерентности». «Людям приходилось полагаться на сложные коды и вычисления, чтобы предсказать время когерентности спиновых кубитов. Но теперь люди могут вычислить предсказание самостоятельно мгновенно. автор Шун Канай из Университета Тохоку.
|
|
|
|
Элегантная формула позволяет ученым мгновенно оценить время когерентности материалов, а не часы или недели, которые потребовались бы для расчета точного значения. Команда, состоящая из ученых из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE), Чикагского университета, Университета Тохоку в Японии и Университета Аджу в Корее, опубликовала свои результаты в апреле в Proceedings of the National Academy of Sciences. Уравнение команды применимо к определенному классу материалов — тем, которые можно использовать в устройствах, называемых спиновыми кубитами.
|
|
|
«Людям приходилось полагаться на сложные коды и вычисления, чтобы предсказать время когерентности спиновых кубитов. Но теперь люди могут вычислить предсказание самостоятельно мгновенно», — сказал Канаи. «Это открывает перед исследователями возможность самостоятельно находить новое поколение материалов для кубитов». Кубиты — это фундаментальная единица квантовой информации, квантовая версия классических компьютерных битов. Они бывают разных форм и разновидностей, включая тип, называемый спиновым кубитом. Спиновый кубит хранит данные о спине материала — квантовом свойстве, присущем всей атомарной и субатомной материи, такой как электроны, атомы и группы атомов.
|
|
|
|
Ученые ожидают, что квантовые технологии смогут помочь улучшить нашу повседневную жизнь. Возможно, мы сможем отправлять информацию по сетям квантовой связи, недоступным для хакеров, или можем использовать квантовое моделирование для ускорения доставки лекарств. Реализация этого потенциала будет зависеть от наличия достаточно стабильных кубитов — с достаточно длительным временем когерентности — для хранения, обработки и отправки информации. Хотя уравнение исследовательской группы дает лишь приблизительный прогноз времени когерентности материала, оно довольно близко к истинному значению. И то, что уравнению не хватает точности, оно компенсирует удобством. Для решения требуется всего пять чисел — значения пяти конкретных свойств рассматриваемого материала. Подключите их, и вуаля! У вас есть время когерентности.
|
|
|
|
Алмаз и карбид кремния в настоящее время являются наиболее зарекомендовавшими себя материалами для размещения спиновых кубитов. Теперь ученые могут исследовать другие кандидаты, не тратя дни на расчеты того, стоит ли материал более глубокого изучения. «Уравнение похоже на линзу. Оно говорит вам: «Посмотрите сюда, посмотрите на этот материал — он выглядит многообещающе», — говорит профессор Чикагского университета и старший научный сотрудник Аргоннского университета Джулия Галли, соавтор исследования и Q-NEXT. сотрудник. «Нам нужны новые платформы кубитов, новые материалы. Выявление подобных математических взаимосвязей указывает на новые материалы, которые нужно попробовать и объединить».
|
|
|
|
Имея это уравнение в руках, исследователи планируют повысить точность своей модели. Они также свяжутся с исследователями, которые смогут создать материалы с наиболее многообещающими временами когерентности, проверяя, работают ли они так, как предсказывает уравнение. (Команда уже добилась одного успеха: ученый, не входящий в команду, сообщил, что относительно долгое время когерентности материала, называемого вольфраматом кальция, соответствует формуле команды.)
|
|
|
|
«Наши результаты помогают нам в развитии современных квантовых информационных технологий, но это еще не все», — сказал профессор Университета Тохоку Хидео Оно, который в настоящее время является президентом университета и соавтором статьи. «Это откроет новые возможности, объединив квантовую технологию с различными традиционными системами, что позволит нам добиться еще большего прогресса в материалах, с которыми мы уже знакомы. Мы раздвигаем более чем один научный рубеж».
|
|
|
|
Источник
|
