Пятью кремниевыми спиновыми кубитами управляли одновременно с высокой точностью

Физики из Центра исследований возникающей материи RIKEN и их коллеги показали высокоточное управление несколькими кремниевыми спиновыми кубитами, работающими одновременно. Исследование вышло 15 октября в Nature Physics.

В экспериментах использовали массив из пяти кубитов, подключённых к общей линии микроволнового управления. Выявив основную причину ошибок при одновременной работе, команда разработала метод, который снижает эти ошибки и сохраняет точность.

Почему одновременное управление — трудная задача

В квантовых компьютерах используются квантовые биты, или кубиты, которые могут находиться в комбинациях состояний 0 и 1. Кремниевые спиновые кубиты хранят информацию в спине отдельных электронов, удерживаемых в кремнии, а для надёжных вычислений нужно предельно точно управлять этими спинами. Управление обеспечивают микроволновые сигналы, но при одновременной работе нескольких кубитов возникают нежелательные эффекты, снижающие точность.

Исследователи связали большую часть проблемы со сдвигом Штарка в переменном поле (AC Stark shift). Этот эффект возникает, когда микроволновые управляющие сигналы изменяют эффективные уровни энергии кубита, вызывая изменения фазы его квантового состояния. Такие сдвиги фазы могут нарушать намеченную операцию отдельных кубитов, особенно когда управляют сразу несколькими.

Что это значит

«Это показывает, что высокую точность управления можно сохранить, даже когда несколько кубитов работают одновременно, и это важный шаг к масштабированию кремниевых квантовых процессоров», — сказал Леон Камензинд, научный сотрудник RIKEN и соавтор, руководивший экспериментами. В доступном нам описании нет значений точности (фиделити) — они приведены в статье. Больше — в разделе «Наука».