Цивилизация
Ученые из Университета Южной Калифорнии предложили оригинальное решение одной из главных проблем квантовых вычислений. Оказалось, что если к уже известным частицам под названием анионы Изинга добавить одну «мусорную» частицу, которую ранее считали бесполезной, можно создать универсальный квантовый компьютер. Работа опубликована в журнале Nature Communications (NatCom).
Современные квантовые компьютеры страдают от крайней хрупкости: кубиты — единицы квантовой информации — слишком чувствительны к малейшим возмущениям, что вызывает ошибки. Одна из перспективных идей — топологическая квантовая вычислительная система, где информация хранится не в состоянии частиц, а в их «геометрических» свойствах — например, в том, как они обвивают друг друга в двумерном пространстве.
Наиболее изученные кандидаты для ее реализации — особые частицы под названием «анионы Изинга». Однако они умеют выполнять только ограниченный набор операций. Для полноценного квантового компьютера этого недостаточно.
Команда под руководством математика Аарона Лауды предложила нестандартный путь: они добавили в систему одну частицу нового типа — неглектон (от англ. neglect — «пренебрегать»). Эти частицы ранее исключались из расчетов как не имеющие физического смысла: они возникают в более сложных математических теориях и обладают так называемым нулевым квантовым следом. Однако именно они, как выяснилось, являются недостающим элементом для достижения универсальности вычислений.
«Мы нашли способ использовать то, что прежде считалось математическим мусором», — отметил Лауда. — «Если разместить такой неглектон в центре и обводить его анионами Изинга, можно реализовать все нужные логические операции».
Авторы надеются, что удастся найти материалы, в которых можно реализовать неподвижный неглектон и опробовать их схему в реальных условиях.
«Если это получится, мы сможем построить универсальный квантовый компьютер, используя уже хорошо изученные частицы. Все, что не хватало, — это кусочек, который раньше никто не замечал», — заключил Лауда.
Ранее ученые научились электричеством с помощью света.