Сегодня 22 апреля 2025
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Учёные «раздробили» электрон на три квазичастицы, что поможет создать точный квантовый компьютер

В журналах Nature и Science группа учёных из Вашингтонского университета сообщила об обнаружении признаков теоретически перспективных топологических кубитов — энионов (не путать с анионами). В своё время топологические квантовые вычисления и энионы как кубиты предложил использовать российский физик Алексей Китаев, но с практической и даже экспериментальной реализацией этих возможностей так и не сложилось. Новое открытие обещает с этим помочь.

 Дробление заряда электрона на три части в представлении художника. Источник изображения: Eric Anderson/University of Washington

Дробление заряда электрона на три части в представлении художника. Источник изображения: Eric Anderson/University of Washington

В общем случае топологические квантовые вычисления предполагают использовать топологические кубиты, которые от обычных кубитов отличаются очень высокой устойчивостью к внешним возмущениям. Это означает, что квантовая система будет свободна от ошибок даже при довольно большом числе кубитов в системе. Китаев предложил на роль топологических кубитов двумерные топологические фазы с анионами в которых наблюдается дробный квантовый эффект Холла (FQAH, fractional quantum anomalous Hall).

И вот теперь о надёжном обнаружении признаков дробного эффекта Холла сообщили американские учёные. Открытие знаменует собой первый и многообещающий шаг в создании отказоустойчивого кубита, потому что состояния FQAH могут содержать энионы — странные «квазичастицы», которые имеют лишь часть заряда электрона. Некоторые типы анионов, как предсказывал Китаев, можно использовать для создания так называемых «топологически защищённых» кубитов, устойчивых к любым небольшим локальным возмущениям.

«Это действительно устанавливает новую парадигму для изучения в будущем квантовой физики с дробными возбуждениями», — сказал Сяодун Сюй (Xiaodong Xu), ведущий автор работ, который также является заслуженным профессором физики Boeing и профессором материаловедения и инженерии в Университете Вашингтона.

Добиться заявленного эффекта учёные смогли при постановке эксперимента с двумя «чешуйками» такого двумерного полупроводникового материала, как теллурид молибдена (MoTe2). Одну пластинку толщиной в атом наложили на другую и слегка повернули, чтобы атомные решётки образовали муар. В результате электроны выстроились в структуру, которая воспроизвела новую экзотическую форму материи со своими свойствами.

Например, структура проявила магнетизм без приложения внешнего магнитного поля. И если в обычных условиях для возникновения квантового эффекта Холла требуются сильнейшие магнитные поля, что ставит крест на практической ценности явления, то в новом состоянии вещества внутренний магнетизм привёл к возникновению этого эффекта и к появлению энионов (к «расщеплению» заряда взаимодействующих электронов на дробные и устойчивые части). Из этого возникает устойчивость кубитов и возможность их связанного или запутанного состояния — всё, что нужно для устойчивых квантовых вычислений.

Более того, предложенная платформа обещает помочь в исследовании других не менее экзотических квазичастиц, также предложенных Китаевым в кандидаты топологических кубитов — неабелевых энионов.

«Этот тип топологического кубита будет принципиально отличаться от тех, которые могут быть созданы сейчас, — сказал докторант физики Университета Вашингтона Эрик Андерсон (Eric Anderson), ведущий автор статьи в Science и соавтор статьи в Nature. — Странное поведение неабелевых энионов сделало бы их гораздо более надежными в качестве платформы квантовых вычислений».

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Apple перестала обманывать пользователей и убрала утверждение, что Apple Intelligence «доступен сейчас» 5 мин.
«Нам нужно держать марку»: глава Larian предрёк Baldur’s Gate 3 светлое будущее и высказался о следующей игре студии 45 мин.
Gmail упростил отписку от надоедливых рассылок, собрав их все в одном месте 2 ч.
Курс биткоина превысил $90 000 впервые за шесть недель 2 ч.
UserGate обновила и расширила экосистему ИБ UserGate SUMMA и реорганизовала работу с учётом потребностей клиентов 3 ч.
Google призналась, что платит Samsung «огромные деньги» за предустановку Gemini на Galaxy 3 ч.
Windows 11 впервые установили и запустили на Apple iPad Air 3 ч.
Журналисты и блогеры готовятся разразиться подробностями и геймплеем Death Stranding 2: On the Beach — Кодзима пригласил в гости 3 ч.
«VK Видео» запустит платную подписку для отключения рекламы в видео 5 ч.
Разработчики ИИ-приложений предпочитают технологии OpenAI, но всё быстро меняется 6 ч.
Qualcomm обвинила Arm в нарушении лицензионного соглашения и тайном намерении стать производителем чипов 9 мин.
Colorfire представила бело-оранжевую GeForce RTX 5060 Ti Meow с лапками 12 мин.
Астрономы обнаружили хвостатую планету, которая буквально испаряется с каждым оборотом вокруг своей звезды 2 ч.
Первый в мире монитор с E Ink и частотой обновления 60 Гц вышел на глобальный рынок за $349 3 ч.
Insta360 представила экшн-камеру X5 за $550 c простой заменой разбитых линз 3 ч.
Intel придумала разгон без потери гарантии: функция Core 200S Boost безопасно ускорит ПК на Arrow Lake, но не все 3 ч.
Казахстанский дата-центр Freedom Cloud свяжет Китай и Европу 3 ч.
«Роскосмос» рассказал, когда начнёт строить дополнительный сегмент ГЛОНАСС из 240 спутников 4 ч.
Трёхстворчатый складной смартфон Samsung и недорогой Galaxy Z Flip FE выйдут в четвёртом квартале 5 ч.
Toshiba выпустила 24-Тбайт жёсткие диски N300 и N300 Pro на технологии CMR для работы 24/7 5 ч.