Квантовые компьютеры развиваются захватывающими темпами, но, к сожалению, вскоре этот прогресс может остановиться. Космические лучи, стекающие на Землю, могут нарушить целостность информации в этих квантовых компьютерах, и теперь команда Массачусетского технологического института показала, насколько они уязвимы и что может потребоваться для их защиты. Об этом сообщает издание New Atlas.
В традиционных компьютерах информация представлена в «битах» в виде нуля или единицы. Но благодаря жутким правилам квантовой физики биты в квантовых компьютерах (называемые кубитами) могут существовать в суперпозиции обоих состояний одновременно. Это означает, что они могут выполнять множество операций параллельно, что делает их намного более мощными, чем существующие компьютерные системы.
Но на пути к созданию практических квантовых компьютеров есть серьезное препятствие. Кубиты имеют довольно низкое время когерентности, которое относится к тому, как долго они могут оставаться в этом состоянии суперпозиции. Это потому, что они чувствительны к внешним помехам, таким как тепло, магнитные и электрические поля или даже к низкоуровневому излучению, которое постоянно нас окружает.
Космические лучи и каскад вторичных частиц постоянно обрушиваются на Землю, и хотя они являются незаметными, они могут нанести ущерб электронике .
В новом исследовании ученые из Массачусетского технологического института, лаборатории Линкольна и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) количественно определили, насколько серьезной проблемой могут быть космические лучи для квантовых компьютеров.
В ходе экспериментов исследователи поместили диски облученной меди рядом со сверхпроводящими кубитами, чтобы измерить воздействие излучения. Эксперименты проводились внутри холодильника, чтобы свести к минимуму другие помехи за счет охлаждения окружающей среды примерно в 200 раз холоднее, чем космический вакуум. Второй облученный медный диск был исследован вне холодильника, чтобы измерить, какому количеству излучения подвергается квантовая система.
Используя эту установку и другие симуляции, команда обнаружила, что время когерентности кубит будет ограничен примерно четырьмя миллисекундами. Дальнейшие эксперименты подтвердили эту цифру, установив радиационный экран между медными дисками и кубитами. Щит действительно помог, но это не самое практичное решение — это была двухтонная стена из свинцовых кирпичей.
Эксперимент показывает, что для получения максимальной отдачи от квантовых компьютеров нам необходимо создать их с адекватной защитой. Это может означать перемещение их глубоко под землю, как в экспериментах по охоте на нейтрино, которые также нуждаются в защите от космических лучей. Но это может быть не единственное решение, — говорят специалисты.
«Если мы хотим построить промышленность, мы, вероятно, предпочтем смягчить воздействие радиации над землей. Мы можем подумать о разработке кубитов таким образом, чтобы они были радикально жесткими и менее чувствительными к квазичастицам, или разработать ловушки для квазичастиц, чтобы даже если они постоянно генерируются излучением, они могли улетать от кубита. Так что это определенно не игра, — рассказал Уильям Оливер, автор исследования .
Источник: New Atlas
