По мнению исследователей из Университета Суррея, сверхтекучий гелий может стать новым способом решения одной из самых сложных задач при масштабировании квантовых компьютеров. Исследовательская группа представила концептуальный проект нового типа кубита, который может быть гораздо менее подвержен ошибкам.
Квантовые компьютеры используют кубиты для обработки информации способами, которые невозможны при использовании обычных компьютеров. Один из ведущих современных подходов основан на использовании сверхпроводящих цепей, но они чрезвычайно чувствительны к электромагнитному шуму и блуждающим электрическим зарядам — подобно статическому электричеству, из-за которого волосы прилипают к воздушному шарику. Даже малейшие помехи могут привести к ошибкам и исказить хранящуюся квантовую информацию, что затрудняет масштабирование квантовых компьютеров при сохранении контроля над частотой ошибок.
В исследовании, опубликованном в npj Quantum Information, ученые из группы квантовых наук Университета Суррея предлагают принципиально новый тип оборудования для квантовых вычислений на основе сверхтекучего гелия-3 — необычной формы жидкого гелия, которая может течь без трения. Предложенный кубит, получивший название Superfluid Helium Oscillator Quantum (SHOQ), использует нейтральный по заряду сверхтекучий гелий, что может сделать его естественным образом устойчивым к некоторым формам электромагнитных помех.
Эта концепция представляет собой первую описанную разработку кубита на основе сверхтекучей жидкости. По расчетам команды, вероятность ошибок в нем примерно в 100 раз ниже, чем в обычных сверхпроводящих кубитах
Исследователи предложили способ объединения устройства SHOQ с существующими сверхпроводящими квантовыми технологиями, что открывает возможность использования сверхтекучих кубитов не вместо, а наряду с существующим оборудованием.
В перспективе одно из возможных применений — использование SHOQ в качестве квантовой памяти. Будущая версия устройства SHOQ будет хранить квантовую информацию в компьютере, который использует другое оборудование для выполнения вычислений.
«Нам не обязательно использовать один тип кубитов для решения всех задач. Сочетание различных квантовых технологий может позволить нам использовать преимущества каждой из них. Сверхтекучий гелий открывает перед нами принципиально новый тип квантового оборудования. Если его эффективность удастся продемонстрировать экспериментально, он в конечном итоге сможет работать наряду с существующими сверхпроводящими технологиями как часть более крупной квантовой системы», — считают ученые
Сейчас команда работает над созданием прототипа, чтобы проверить, можно ли реализовать теоретические предсказания в реальном устройстве.