Группа физиков доказала, что космические лучи и другие источники ионизирующего излучения мешают работе сверхпроводящих кубитов. Речь идет о ячейках памяти квантовых компьютеров. Это может наложить почти непреодолимые ограничения на их дальнейшее развитие, пишут ученые в статье, которую опубликовал научный журнал Nature.
Мы выяснили, что квантовые компьютеры на базе сверхпроводников будут бесполезными, если мы не защитим их от действия радиации. Дело в том, что ионизирующее излучение разбивает пары электронов, которые отвечают за перенос тока в сверхпроводниках. Из-за их распадов разрушается квантовое состояние кубита.
Брент Вандевендер, физик из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории США (PNNL)
Из строя выходят частицы квантового компьютера, которые называются кубиты. Это ячейки памяти и примитивные вычислительные модули, которые, в отличие от традиционного бита, могут хранить в себе одновременно и ноль, и единицу. Однако в ближайшее время научное сообщество может столкнуться с одной серьезной проблемой, которая помешает дальнейшему развитию тех форм квантовых компьютеров.
Речь идет о так называемого «отравления квазичастицами». Так физики называют явление неизвестной природы, из-за которого количество спаренных электронов внутри сверхпроводника со временем постепенно падает. Из-за этого разрушаются квантовые состояния и кубит выходит из строя.
Группа физиков предположила, что источником этих квазичастиц могут быть космические лучи и другие источники ионизирующего излучения. Для того, чтобы проверить это на практике, они создали искусственный аналог космических лучей — источник радиации высокой мощности, мощность которого быстро убывала.
Выяснилось, что среднее время работы кубита по мере снижения уровня радиации вырастало примерно в шесть раз. В следующем эксперименте ученые создали вокруг холодильника, где хранились кубиты, стену из свинцовых «кирпичей», и проследили за тем, как изменилась продолжительность их жизни после появления подобного щита от радиации. Выводы ученых подтвердились: без подобной защиты сверхпроводящий кубит в лучшем случае работал примерно 4 миллисекунды, после чего его квантовое состояние гарантированно разрушалось из-за космических лучей или фоновой радиации.
Теперь ученым предстоит выяснить, где размещать квантовые компьютеры, чтобы воздействие на них подобных излучений было минимальным.
Читать также
Посмотрите, как может выглядеть Proxima b. Это планета ближайшей к нам звезды
Симптомы коронавируса у детей. На что стоит обратить внимание?
На 3 день болезни большинство больных COVID-19 теряют обоняние и часто страдают насморком