Сверхпроводимость не спасала: вот что реально увеличивает работу кубита

Можно ли заставить кубиты работать стабильнее и дольше? Исследователи Йельского университета и Национальной лаборатории Брукхейвена нашли способ, как продлить их "жизнь" — и это может кардинально повлиять на развитие квантовых технологий.

Почему стабильность так важна

Квантовые компьютеры оперируют кубитами — элементами, которые могут одновременно быть и нулем, и единицей. Но чтобы эти вычисления происходили эффективно, кубиты должны сохранять состояние когерентности — то есть быть максимально "сосредоточенными" на работе. Проблема в том, что когерентность быстро нарушается из-за потерь энергии.

Чтобы справиться с этим, обычно приходится снижать вычислительную мощность. Но ученые решили пойти другим путем.

Новый взгляд на материалы и архитектуру

Ранее уже было известно: использование тантала помогает сохранить когерентность до 0,3 миллисекунды. Новый подход включает в себя сочетание тантала с сапфировой подложкой, прошедшей термообработку при 1200 °C в кислородной среде. Это дало удивительный эффект — уровень потерь энергии существенно снизился, особенно в диэлектриках.

Новая геометрия — новые возможности

Устройства также претерпели инженерные изменения. Теперь кубит состоит из трёх тонкоплёночных сверхпроводящих полос, размещённых на подложке. Такое решение позволило точно определить, где именно происходят энергетические потери — на поверхности или в объёме.

Что в итоге

Новая схема позволила достичь времени когерентности до одной миллисекунды. Но главное — последующие замеры показали ещё больший потенциал: время между сигналами в системе достигло 2,7 миллисекунды, а релаксация энергии — от 1,0 до 1,4 миллисекунды.

Это втрое больше, чем у предыдущих решений в квантовой памяти на тонкоплёночных материалах.

Что дальше

Этот подход даёт реальную основу для создания квантовых систем с более стабильной и длительной когерентностью. Улучшение архитектуры, точный контроль над местом потерь и оптимизация микросхем — следующий шаг к мощным квантовым вычислениям будущего.

Уточнения

Куби́т (q-бит, кьюбит, кубит; от quantum bit) — наименьшая единица информации в квантовом компьютере (аналог бита в обычном компьютере), использующаяся для квантовых вычислений.