Физики Чалмерса нашли способ защитить квантовые данные супер-атомами

Исследователи из Технологического университета Чалмерса разработали теоретическую модель «гигантских супер-атомов» для решения главной проблемы квантовых вычислений — быстрой потери данных. Новый подход объединяет свойства отдельных частиц в единую структуру, которая позволяет эффективно управлять информацией и масштабировать системы без усложнения внешнего оборудования.

Главным препятствием для создания коммерческих квантовых компьютеров остается декогеренция. Квантовые состояния разрушаются при малейшем контакте с окружающей средой, что требует использования сложного и дорогостоящего оборудования для стабилизации системы. Ученые из Университета Чалмерса предложили архитектуру, которая минимизирует эти потери за счет внутренней геометрии взаимодействия частиц.

В основе проекта лежат гигантские супер-атомы. Это гибридная концепция: гигантские атомы способны связываться с полем в нескольких точках одновременно, а супер-атомы объединяют множество естественных атомов в коллективное состояние. В результате получается структура, которая ведет себя как один управляемый объект, но при этом обладает повышенной устойчивостью к внешним шумам. Лэй Ду, один из авторов работы, сравнивает это с механизмом, где несколько элементов работают как единый блок, избавляя инженеров от необходимости строить сложные внешние цепи управления.

Исследование показало, что параметры взаимодействия таких систем можно гибко настраивать. В одной конфигурации супер-атомы без потерь передают квантовое состояние соседу, в другой — создают запутанность на значительных расстояниях. Это делает технологию универсальной базой для квантовой связи и вычислений. Сейчас команда готовится к серии экспериментов, чтобы подтвердить теоретические выводы на практике. По мнению соавтора исследования Антона Фриска Кокума, такой подход радикально сократит требования к аппаратному обеспечению и приблизит момент появления масштабируемых квантовых процессоров.