Российские ученые из Московского физико-технического института и Института теоретической физики имени Ландау представили новую разработку — сверхпроводящий диод. Открытие основано на новом динамическом режиме работы квантовых систем под воздействием микроволнового излучения.
Сверхпроводящий диод снижает потери энергии, что позволяет создавать сверхбыстрые и энергоэффективные устройства. Изобретение способно повысить стабильность квантовых компьютеров.
Исследователи собрали микроскопическую квантовую систему, объединив два разных сверхпроводника. В обычном состоянии ее свойства были стандартными, но при облучении микроволнами возник мощный эффект: проводимость в одну сторону стала в десятки раз выше, чем в другую. Ученые сравнивают это с дверью, которую с одинаковым усилием толкаешь в обе стороны, но сильный ветер легко распахивает ее только в одном направлении.
Как объяснил аспирант МФТИ Дмитрий Калашников, это показывает, что истинный потенциал квантовых систем раскрывается не в статике, а в динамике. Такие сверхпроводящие схемы смогут передавать и обрабатывать сигналы без потерь, что критически важно для центров обработки данных, телекоммуникаций и научных приборов. Но главное применение — квантовые вычисления.
Квантовые компьютеры чрезвычайно чувствительны к помехам, которые разрушают хрупкие квантовые состояния. Сверхпроводящие диоды, работающие в открытом российскими учеными динамическом режиме, могут стать надежными защитными экранами для квантовых битов, значительно повысив стабильность вычислений. Это серьезный шаг для России в мировой технологической гонке за создание практичных квантовых компьютеров.