Квантовые компьютеры — это машины, способные решать задачи, непосильные даже для самых мощных суперкомпьютеров. Но есть проблема: они слишком чувствительны. Малейшие изменения температуры, магнитного поля или даже вибрации разрушают их рабочее состояние — кубиты теряют свои квантовые свойства, и вычисления становятся невозможными.

Ученые из Технического университета Чалмерса (Швеция), Аалтоского университета и Хельсинкского университета (Финляндия) нашли способ сделать квантовые компьютеры устойчивее. Они создали новый экзотический материал, который защищает кубиты от внешних помех с помощью магнетизма.

Результаты опубликованы в издании Physical Review Letters.

Почему это важно

Обычно для стабилизации квантовых состояний используют сложные квантовые взаимодействия, которые встречаются редко.

Новый метод работает с магнетизмом — свойством, присущим множеству материалов. Это как готовить из обычных продуктов вместо редких специй.

Как это работает

• Магнитные взаимодействия создают топологические возбуждения — устойчивые квантовые состояния, которые не разрушаются из-за внешних воздействий.
• Ученые разработали вычислительный инструмент, который быстро определяет, насколько материал подходит для таких задач.

Теперь мы можем искать подходящие материалы среди тысяч ранее игнорировавшихся вариантов, — говорит Гуангзе Чен, ведущий автор исследования.

Это открытие приближает эру практических квантовых вычислений, где машины будут стабильны и надежны.

Прорыв решает ключевую проблему квантовых вычислений — хрупкость кубитов. Если технология масштабируется, это приведет к:

• Практическим квантовым компьютерам, способным работать вне лабораторий.
• Ускорению разработки лекарств, криптографии и моделирования сложных систем.
• Снижению затрат, поскольку магнетизм — распространенное явление, и не требует дорогих редких материалов.

Хотя метод перспективен, он пока не проверен в реальных квантовых процессорах. Магнитные поля сами могут вносить шумы, и неизвестно, как материал поведет себя при масштабировании. Кроме того, топологические кубиты — лишь один из подходов; конкуренция с другими технологиями (например, ионными ловушками) останется жесткой.

Ранее ученые предложили способ управлять нестабильной квантовой системой.