Физики заглянули в будущее квантовых систем

Серьезным препятствием на пути появления надежных квантовых технологий является декогеренция — взаимодействие квантовой системы с окружающей средой, которое приводит к запутыванию и разрушению пригодных для использования квантовых свойств системы. Однако, сиднейские физики при помощи больших данных предсказали изменение квантовых систем и смогли предотвратить их нарушение, подавив декогеренцию.

«Люди регулярно применяют прогнозирование в каждодневном опыте. К примеру, когда мы играем в теннис, то предугадываем, куда упадет мяч, наблюдая за его полетом, — говорит глава исследовательской группы, профессор Майкл Бирчук. — Это работает потому, что законы, управляющие движением мяча, например, гравитация, постоянные и известные. Но что если бы они менялись случайным образом, пока мяч еще летит? В таком случае, почти невозможно было бы предсказать его поведение».

И тем не менее, это именно та ситуация, с которой имели дело физики, поскольку разрушение квантовой системы происходит случайно. Более того, говорит профессор Бирчук, в квантовом мире наблюдение уничтожает квантовость, так что ученым пришлось догадываться, как именно и где нарушится система. Поэтому они обратились за помощью к машинному обучению, чтобы понять, как удержать квантовые системы от разрушения.

Оказалось, что то, что выглядело как случайное поведение, на самом деле несло в себе достаточно информации для компьютерной программы, которая смогла предугадать изменения системы. Затем она смогла прогнозировать будущее без прямого наблюдения, и на удивление точно.

Это позволило ученым предотвратить дезинтеграцию квантовых свойств и увеличить срок жизни кубитов. Этот прием применим к любым технологиям, включая специальные сверхпроводящие цепи, которые используют крупные корпорации, и превращает квантовые системы из лабораторной инновации в полезную технологию, пишет Phys.org.

О создании ключевого элемента квантового компьютера — фотонного конвертера — сообщила команда ученых из Польши и Британии. Он способен изменять квантовые свойства отдельных фотонов и работает с невиданной эффективностью и стабильностью.