Физики приспособили ионы для квантовых вычислений

Австрийские исследователи впервые продемонстрировали устройство, которое позволяет проводить квантовые вычисления путем манипуляций с группой ионов. Подробности приведены в статье специалистов университета Иннсбрука для журнала Physical Review Letters (доступна в виде препринта), а кратко о работе рассказывается в Physics.

Суть использованного авторами подхода заключается в том, что для квантовых вычислений используется набор ионов, квантово запутанных друг с другом. Ученые считывали информацию с одного из ионов и за счет квантовой запутанности меняли состояние остальных частиц; эти изменения играли роль логических операций. Такой подход, называемый квантовыми вычислениями на основе измерений (MBQC, Measurement-based quantum computation) ранее пытались реализовать другие исследователи используя фотоны. Ионы, как показала австрийская группа, более удобны с технической точки зрения.

Физики использовали ионы кальция, пойманные в магнитные ловушки. Там они хранились достаточно длительное время и ученые могли воздействовать на них лазерными лучами. Эксперименты показали, что таким образом можно выполнять все необходимые для квантовых вычислений операции, включая необходимые коррекции ошибок. Кроме того, предварительные данные свидетельствуют о возможности увеличения размеров системы до нескольких десятков кубитов.

Квантовые компьютеры пока что остаются лабораторными устройствами, которые не используются для практически задач, а лишь демонстрируют принципиальную возможность квантовых вычислений. Физики выделяют два разных подхода к таким вычислениям: описанный австрийской группой MBQC и последовательное выполнение ряда логических операций, после которых производится измерение состояния системы.