Ei reușesc să citească pentru prima dată un qubit cuantic foarte dificil, un pas istoric către crearea unor computere mai puternice ale viitorului

O echipă internațională cu participarea Consiliului Superior al Cercetării Științifice (CSIC) a reușit pentru prima dată să citească în mod fiabil informațiile stocate în qubiții Majorana, considerați printre cei mai complex de măsurat.

Lucrarea, publicată în revista ‘Natură’ și dezvoltat ca parte a unei colaborări europene finanțate parțial de proiectul QuKIt al Consiliului European de Inovare, reprezintă un pas important către dezvoltarea unor calculatoare cuantice mai stabile și mai puternice.

Qubiții Majorana sunt un tip de qubit topologic, care este o unitate de bază în care este stocată informația cuantică.

Spre deosebire de alte sisteme, acestea nu stochează informații într-un singur punct, ci le distribuie „în câteva stări speciale, cunoscute sub numele de moduri zero Majorana”, explică Ramón Aguado, cercetător la CSIC la Institutul de Știința Materialelor din Madrid (ICMM) și unul dintre autorii seniori ai studiului.

Această caracteristică le oferă o protecție specială împotriva interferențelor externe. „Sunt în mod inerent robuste împotriva zgomotului local care produce decoerență (distorsiuni în procesarea informațiilor), deoarece, pentru a corupe informația, Un eșec ar avea repercusiuni asupra sistemului la nivel global”, spune Aguado.

Cu toate acestea, aceeași proprietate a făcut dificilă citirea experimentală. „Cu toate acestea, aceeași virtute a devenit călcâiul ei experimental al lui Ahile: cum citiți sau detectați o proprietate care nu se află într-un anumit punct?” spune cercetătorul.

Echipa a demonstrat că este posibil să „învățăm despre informațiile stocate în qubiții Majorana cu o nouă tehnică numită capacitatea cuantică (capacitate cuantică, în engleză),” explică Aguado. Această tehnică „acţionează ca o sondă globală sensibilă la starea generală a sistemului”.

Pentru a realiza acest lucru, cercetătorii au construit o nanostructură modulară numită lanț minim Kitaev, care funcționează ca o punte supraconductoare între două puncte cuantice semiconductoare. Prin fuzionarea acestora, informațiile sunt împărțite și protejate la capetele podului.

Procesul a fost dezvoltat într-o manieră controlată. „În loc să acționăm orbește asupra unei combinații de materiale, ca în experimentele anterioare, o creăm de jos în sus și suntem capabili să generăm moduri Majorana într-un mod controlat, care este într-adevăr ideea principală a proiectului nostru QuKit”, spune Aguado.

Odată ce structura a fost creată, echipa a reușit să discrimineze în timp real și într-o singură măsurare dacă starea cuantică non-locală formată de cele două moduri Majorana era pară sau impară. În termeni practici, ei au putut detecta dacă sistemul era „plin” (1) sau „gol” (0), baza unui qubit.

„Experimentul confirmă în mod elegant principiul protecției: în timp ce măsurătorile locale de încărcare sunt oarbe la aceste informații, sonda globală o dezvăluie în mod clar”, explică cercetătorul ICMM Gorm Steffensen.CSIC și unul dintre primii autori ai studiului.

În plus, oamenii de știință au observat „sărituri aleatorii de paritate” care arată modul în care sistemul își schimbă starea din cauza interferențelor externe mici. Acest lucru a făcut posibilă măsurarea coerenței parității mai mare de o milisecundă, adică timpul în care sistemul își menține starea stabilă.

„O valoare care reprezintă preludiul imediat la prima operațiune coerentă a unui qubit bazat pe moduri Majorana”, spun Aguado și Steffensen.

Studiul combină o metodologie experimentală dezvoltată în principal la Delft University of Technology cu contribuții teoretice din partea grupului ICMM-CSIC. Potrivit lui Aguado, contribuția teoretică a CSIC a fost „esențial pentru înțelegerea acestui experiment foarte sofisticat”.

Tipăriți Europa.