Технології

Космічна радіація може знищувати квантові комп’ютери

Американські фізики з'ясували, що іонізуюче випромінювання від радіоактивних матеріалів та космічних променів порушує роботу квантових комп’ютерів. Хоча для сучасних приладів це не так критично, зменшення або пом'якшення цього впливу буде важливим для реалізації більш ефективних квантових комп'ютерів у майбутньому. Відповідна стаття доступна у журналі Nature.

Як працюють квантові комп’ютери?

Квантові комп'ютери оперують квантовими бітами, або кубітами, які використовуються для зберігання та управління квантовою інформацією. На відміну від бітів, які завжди перебувають в одному з двох станів, кубіти знаходяться у суперпозиції станів. Одним з найважливіших факторів, що впливають на ефективність приладу, є час когерентності. Це час, який кубіт може залишатися в певному стані. Чим довше він у ньому перебуватиме, тим більше розрахунків можна буде зробити. За останні 20 років час когерентності надпровідних кубітів збільшився більш ніж на п’ять порядків завдяки вдосконаленням у проектуванні та виготовленні приладів, а також матеріалам, що для цього застосовуються. Тим не менш, для того, щоб повністю реалізувати потенціал квантових комп’ютерів, час когерентності має бути набагато довшим.

Як іонізуюче випромінювання впливає на їхню роботу?

Надпровідні кубіти використовують пари електронів для перенесення заряду, але попередні експерименти показали, що ці пари розбиваються набагато частіше, ніж очікувалося, що зменшує час когерентності. Тепер дослідники встановили, що на це впливає фонове випромінювання від радіоактивних матеріалів та космічних променів. Поки що це не є проблемою для квантових комп'ютерів, оскільки існують й інші, більш поширені джерела шуму, що впливають на їхню роботу. Однак це може бути обмежувальним фактором для майбутніх приладів. Частину випромінювання можна зупинити, використовуючи свинцевий або бетонний щит навколо комп'ютера або розміщуючи його під землею, як це роблять фізики під час інших експериментів, чутливих до космічних променів.

Тепер дослідники працюють над створенням кубітів, які можуть переносити кілька розбитих електронних пар, не втрачаючи при цьому своєї когерентності.