Исследователи из Университета Джона Хопкинса обнаружили материал, который естественно существует в двух состояниях одновременно — или в состоянии квантовой суперпозиции. Ток в нем одновременно течет по часовой стрелке и против, — а его использование позволит сделать большой шаг в создании квантовых компьютеров. Статья с описанием исследования опубликована в журнале Science.
Существующие компьютеры построены на основе двоичной системы — то есть они хранят и обрабатывают информацию в виде двоичных блоков, нулей и единиц. В квантовом компьютере эта система перевернута — блоки, состоящие из кубитов, могут хранить как ноль и единицу по отдельности, так и оба значения одновременно.
Последнее состояние называется квантовой суперпозицией — когда материал или значение находится в двух разных состояниях одновременно. Это описывается мысленным экспериментом Шредингера, при котором в закрытый ящик помещаются кот и механизм, открывающий емкость с ядом в случае распада радиоактивного атома. Вероятность распада за час — 50%, то есть вероятность того, что кот выживет или умрет, составляет 50%. В соответствии с принципами квантовой механики получается, что кот, сидящий в ящике, и жив, и мертв одновременно.
Исследователи ищут сверхпроводники, которые позволят сделать кубиты стабильными. Сейчас это одна из главных технологических проблем — на кубиты влияет окружающая среда (звук, вибрации, температура), которая вызывает помехи и потерю вычислительными блоками своих свойств. В результате воздействия «шумов» квантовый компьютер теряет стабильность и совершает ошибки при вычислениях.
Открытый учеными материал получил название β-Bi2Pd. Когда его сворачивают в кольцо, он становится так называемым кубитом потока — то есть электрические токи могут течь в нем как по часовой стрелке, так и против одновременно.
Ранее физики из Института науки и технологий Австрии впервые смогли создать квантовый усилитель волн, запутав источники электромагнитных волн и механический резонатор. Открытие позволит ускорить процесс изучения гравитационных волн и объединить квантовые компьютеры в сеть.