Профессор Массачусетского Технологического Института (MIT) Паола Каппелларо (Paola Cappellaro) разработала новую идею создания квантовых компьютеров, которая позволит значительно приблизить день начала их эры. В основе идеи мисс Каппелларо лежат искусственные чистые бриллианты, точнее, определенные дефекты углеродной решетки алмаза.
Принцип, разработанный Паолой Каппелларо совместно со своим коллегой Масаши Хиросе (Masashi Hirose), сохраняет главную идею работы квантового компьютера — нестабильность квантовой суперпозиции, пишет портал PC World. Данное свойство и отличает квантовые компьютеры от обычных, обеспечивая им многократный выигрыш в производительности, но именно оно и является препятствием для создания квантовых компьютеров общего назначения. Любая попытка измерения суперпозиции разрушает ее, так что вместо измерений здесь применяют так называемый «разомкнутый цикл управления».
На основе искусственных бриллиантов ученые MIT разработали собственный цикл управления с обратной связью для плавной стабилизации квантовой суперпозиции, не нуждающийся в измерениях. Для этого они применили особый квантовый контроллер, использующий азот-замещенные вакансии или NV-центры — такое название носят дефекты в углеродной решетке алмаза. NY-центры образованы атомом азота и соседней вакансией, то есть отсутствием атома углерода. Каждый из существующих NV-центров тесно связан с группой электронов смежных атомов, спин которых может быть ориентирован вверх или вниз или же вовсе находиться в суперпозиции этих состояний — все зависит от действия внешнего магнитного поля.
Спин присущ и ядрам атомов, и именно его специалисты MIT задействовали для контроля над спином NY-центра при помощи микроволновых сигналов (импульсов) определенной последовательности. Исследование показало, что открытый учеными цикл управления с обратной связью позволяет сохранять суперпозицию NY-центров примерно в 1000 раз дольше, чем без применения обратной связи, что само по себе является колоссальным достижением.
Результаты исследования уже опубликованы в издании Nature, однако в статье не указано, как много времени пройдет прежде, чем идея Паолы Каппелларо найдет широкое применение в современных квантовых компьютерах.
