Компания NVision Imaging Technologies, изначально занимавшаяся улучшением МРТ-диагностики с помощью квантовых эффектов, опубликовала препринт, посвященный разработке молекулярного квантового компьютера. Работа описывает управление квантовым состоянием одной молекулы.
Основатель компании Илай Шварц отметил, что их первоначальная технология поляризации для МРТ, позволяющая усиливать сигнал в 100 000 раз, по сути, может рассматриваться как прототип квантового вычислителя. В новом исследовании ученые использовали молекулу карбена, содержащую атом углерода с неспаренными электронами. Эти электроны служат для хранения квантовой информации, которой управляют и считывают с помощью света.
По словам физиков, работа является значительным достижением, хотя для создания полноценного вычислительного устройства потребуется решить ряд фундаментальных задач, включая демонстрацию отказоустойчивости.
В отличие от классических битов, квантовые кубиты могут находиться в суперпозиции состояний, но они крайне чувствительны к внешним воздействиям. Альтернативой традиционным сверхпроводящим или атомным кубитам могут стать дефекты в кристаллах, например, в алмазе. Однако создание из них масштабируемых систем сложно.
Подход NVision заключается в синтезе специальных молекул, где носителем информации выступает спин электрона или ядра конкретного атома. Меняя химическое окружение, можно настраивать свойства кубита. Такие молекулы можно наносить на чипы, что потенциально упрощает соединение нескольких кубитов. Синтетические возможности для создания подобных молекул практически безграничны.
В ходе эксперимента ученым удалось достичь времени сохранения квантового состояния (когерентности) более 2 миллисекунд при температуре 4 кельвина. Команда планирует перейти от электронных спинов к ядерным, что может повысить стабильность. Разработчики полагают, что их система позволит выполнять операции быстрее, чем некоторые другие платформы, а фотонные связи упростят коррекцию ошибок.
Даже если эти молекулы не станут идеальной основой для квантовых компьютеров, они могут найти применение в квантовых сенсорах или защищенных линиях связи.
Читайте также: «Марсианские вертолеты на сверхзвуковых скоростях успешно прошли испытания».