- Китайские учёные под руководством Пань Цзяньвэя реализовали на сверхпроводниковом процессоре Zuchongzhi 2 устойчивые топологические квантовые состояния.
- Новая топологическая фаза способствует защите кубитов от локальных возмущений, что потенциально увеличивает их стабильность.
- Эксперимент расширяет подходы к решению проблемы неустойчивости кубитов, что важно для развития квантовых вычислений и технологий.
Команда китайских исследователей, во главе с физиком Пань Цзяньвэем, сделала важный шаг в решении одной из главных проблем квантовых компьютеров — хрупкости кубитов. На сверхпроводниковом чипе Zuchongzhi 2, содержащем 36 кубитов, была реализована топологическая квантовая фаза, которая характеризуется появлением устойчивых квантовых состояний в углах решётки. Такие состояния оказываются более стойкими к локальным ошибкам и шуму, чем традиционные кубиты, что потенциально позволяет создавать более стабильные квантовые компьютеры.
Современные квантовые вычислительные системы сталкиваются с серьёзными трудностями из-за нестабильности кубитов, которые легко теряют когерентность при малейших возмущениях. Привычным решением является использование сложных алгоритмов коррекции ошибок, где один логический кубит формируется из десятков или сотен физических, что значительно увеличивает аппаратные ресурсы и усложняет инженерные задачи. Предложенный китайскими учёными подход опирается на топологическую защиту, которая реализуется за счёт программируемого управления сверхпроводниковым процессором и создания неравновесной квантовой фазы.
Подобная топологическая физика до этого изучалась в системах с фотонными кристаллами и метаматериалами, а также в экспериментах с майорановскими квазичастицами и неабелевыми анионами. Однако важность работы Пань Цзяньвэя заключается в успешной демонстрации топологической защиты именно на квантовом процессоре с программируемым контролем, что приближает эту идею к практическому применению в квантовых вычислениях.
Несмотря на то что эксперимент имеет ограниченный масштаб и ещё далеко до промышленного воплощения, результаты уже расширяют спектр перспективных архитектур квантовых компьютеров. Для научного сообщества и технологического развития Китая это важный сигнал о прогрессе в квантовых технологиях, способных ускорить развитие таких областей, как создание новых материалов и обучение моделей искусственного интеллекта.
Таким образом, исследование подтверждает перспективность топологической защиты кубитов и открывает новые горизонты для создания более надёжных и эффективных квантовых вычислительных систем в будущем.
