«Быстрее и стабильнее». Физики научились совмещать две несовместимые характеристики кубитов

Учёные из Базельского университета представили новый способ ускорить работу квантовых битов и одновременно сделать их более стабильными. Обычно исследователи сталкиваются с противоречием: чем быстрее работает кубит, тем быстрее он теряет свои квантовые свойства и становится бесполезным для вычислений. Теперь же удалось найти решение, которое позволяет совместить эти два требования.

Команда под руководством профессора Доминика Цумбюля создала наноустройство на основе германиевой нанопроволоки толщиной всего 20 нанометров с тонким слоем кремния. Внутри него формируется так называемая «дырка» — состояние, возникающее при отсутствии электрона. Именно эти дырки оказались удобными для управления с помощью электрического напряжения.

Физики использовали сильное взаимодействие спина и орбиты, характерное для подобных систем. При правильной настройке они добились необычного эффекта: на определённом «плато» усиление управляющего сигнала не ускоряет работу кубита, а наоборот, снижает чувствительность к внешним шумам. Благодаря этому время когерентности — то есть устойчивости квантового состояния — удалось увеличить в четыре раза, а скорость работы выросла втрое.

Не менее важное достижение состоит в том, что кубит функционировал не при экстремально низких температурах, как это требуется обычно (менее 0,1 К), а при более «тёплых» 1,5 К. Это снижает затраты энергии и позволяет обходиться без редкого гелия-3, что делает технологию значительно практичнее.

Пока метод работает только в уникальных нанопроводах, созданных в Базеле, но исследователи рассчитывают, что в будущем он будет применим и к другим полупроводниковым материалам и разновидностям кубитов. Это может стать шагом к созданию более быстрых и надёжных квантовых компьютеров, способных решать задачи, недоступные даже самым мощным суперкомпьютерам.