П’ять кремнієвих спінових кубітів керуються одночасно з високою точністю

Фізики з Центру RIKEN з науки про емерджентну матерію та їхні колеги продемонстрували високоточне керування кількома кремнієвими спіновими кубітами, що працюють одночасно. Дослідження опубліковане 15 жовтня в Nature Physics.

В експериментах використовували масив із п’яти кубітів, підключених до спільної лінії мікрохвильового керування. Визначивши одну з головних причин помилок під час одночасної роботи, команда розробила методику, яка зменшує ці помилки та зберігає точність.

Чому одночасне керування — складне завдання

Квантові комп’ютери використовують квантові біти, або кубіти, які можуть перебувати в комбінаціях 0 і 1. Кремнієві спінові кубіти зберігають інформацію в спіні окремих електронів, утримуваних у кремнії, а для надійних обчислень потрібне надзвичайно точне керування цими спінами. Таке керування забезпечують мікрохвильові сигнали, але одночасна робота кількох кубітів може спричиняти небажані ефекти, що знижують точність.

Дослідники пов’язали значну частину проблеми зі зсувом Штарка змінного струму. Цей ефект виникає, коли мікрохвильові керувальні сигнали змінюють ефективні енергетичні рівні кубіта, що призводить до змін фази його квантового стану. Такі зсуви фази можуть порушувати задуману роботу окремих кубітів, особливо коли керують одразу кількома.

Що це означає

«Це показує, що високоточне керування можна зберігати, навіть коли кілька кубітів працюють одночасно, і є важливим кроком до масштабування кремнієвих квантових процесорів», — сказав Леон Камензінд, науковий співробітник RIKEN і співперший автор, який керував експериментами. У доступному нам матеріалі немає значень точності — вони наведені в статті. Більше — у нашому розділі «Наука».