ПОПУЛЯРНЫЕ НАНОТЕХНОЛОГИИ

Кадры

Фотогалерея

Новости

Ученые обнаружили существование нового типа квазичастиц / 12.07.2021

 

Российские ученые экспериментально доказали существование нового типа квазичастиц – ранее неизвестных возбуждений связанных пар фотонов на цепочках кубитов. Открытие ученых может стать шагом на пути к созданию устойчивых к ошибкам квантовых вычислительных систем. Работа была опубликована в журнале Physical Review B.

На сегодняшний день сверхпроводящие кубиты являются одним из популярных и перспективных типов кубитов. Кубиты чаще всего используют для создания квантовых вычислительных устройств. При этом основными проблемами универсальных квантовых компьютеров являются декогеренция – потеря кубитами квантового состояния, которая приводит к ошибкам в ходе вычислений, и организация управляемой работы очень большого числа кубитов.

Квантовые симуляторы на основе метаматериалов – это альтернативный подход к квантовым вычислениям. В отличие от универсальных квантовых компьютеров, им не требуется большое количество управляющей электроники. Идея этого подхода заключается в том, чтобы создать из кубитов искусственную материю, физика которой будет подчиняться тем же уравнениям, что и у какого-то реального вещества. Можно, наоборот, запрограммировать симулятор таким образом, чтобы воплотить материю со свойствами, которые в природе до сих пор обнаружить не удавалось.

Системы из сверхпроводниковых кубитов в общем случае описываются моделью Бозе-Хаббарда. При этом из-за сильной квантовой нелинейности в данной модели могут возникать так называемые дублоны – т.е. связанное состояние двух фотонов. И хотя топологические свойства дублонов уже подробно описаны теоретически, их экспериментальные подтверждения до сих пор отсутствовали.

С целью изучения важных топологических свойств дублонов группа ученых из НИТУ «МИСиС», Российского квантового центра, Университета ИТМО, МГТУ им. Н.Э. Баумана, ВНИАА и Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе РАН построила квантовый симулятор на основе сверхпроводниковых кубитов. Квантовые симуляторы предназначены для решения узкоспециализированных квантовых задач, связанных, например, с моделированием сложных систем с большим числом частиц.

«Измеряя свойства кубитов, мы можем делать выводы о более широком классе физических систем, описываемых теми же самыми уравнениями. А если мы можем управляемым образом менять параметры этих уравнений, то такое устройство можно считать «специализированным симулятором». Конечно, программируемость у него не такая, как у универсального квантового компьютера, но его масштабирование требует значительно меньшего количества ресурсов», – поясняет основной автор исследования Илья Беседин, младший научный сотрудник лаборатории «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС».

Учеными была реализована цепочка из сверхпроводниковых кубитов-трансмонов с чередующейся связью. Благодаря чередованию сильной и слабой связи в этой системе возникают две зоны и краевое состояние. Такое состояние относится к топологическим. Более того, эксперимент показал, что дублоны тоже формируют краевое состояние, но не со стороны слабой связи, а со стороны сильной связи.

«Нам удалось увидеть, как дублоны формируют эти зоны, и даже удалось обнаружить, как на верхнем краю дублонной зоны по мере того, как мы увеличивали длину цепочки, начинает возникать краевое дублонное состояние», – отмечает Илья Беседин.

Таким образом, российским ученым впервые удалось продемонстрировать, что на цепочках кубитов может возникать новый тип квазичастиц – дублонные топологические возбуждения.

«Исследования сверхпроводниковых кубитов и квантовых схем сейчас ведутся во многих странах мира, и конкуренция в этой области растет. Эта работа с использованием 11 кубитов убедительно демонстрирует высокий научный уровень, достигнутый в России в области квантовых вычислений на основе сверхпроводников. Сейчас это особенно актуально и открывает очень хорошие перспективы для развития квантовых вычислений в России», – говорит заведующий лабораторией «Сверхпроводящие метаматериалы» НИТУ «МИСиС» и руководитель группы в Российском квантовом центре, профессор, доктор физ.-мат. наук Алексей Устинов, - пишет nanonewsnet.ru.


Другие новости по теме:
26.08.21 - Получено самое четкое изображение электронных частиц квантовой спиновой жидкости
11.08.21 - В Москве запущена первая открытая квантовая сеть
27.07.21 - Квантовая физика помогла уничтожить раковые клетки
23.07.21 - BMW запустила конкурс на совместную разработку квантового автомобиля
18.05.21 - Российский квантовый симулятор за два часа решил задачу, на которую обычная система потратила неделю
TOP100 самых популярных
новостей
за месяц
Место Наименование Показов
1

Нанотехнологи из США и Японии разделили премию Испании

2 японских и 3 американских ученых стали лауреатами престижной премии принца Астурийского за научные и технические разработки в области нанотехнологий. Испания присудила награды японским ученым Сум

926
2

Глобальная сеть стала частью жизни трети россиян

ВЦИОМ выяснил привязанность россиян к Интернету. Глобальной сетью регулярно пользуются 38 процентов россиян, из которых 23 процента выходят в Интернет ежедневно, а 11 процентов - еженедельно. ВЦИОМ в

186
3

Ученые ФТИ им.Иоффе разработали метод "сухой" литографии

В применении к нанолитографии слова мокрая и грязная – это скорее не эпитеты, а термины. Впрочем, уже в самое ближайшее время она, возможно, будет сухой, а главное - и чистой. Способ придумали п

172
4

Физики объяснили фокус с бутылкой

Ученые показали, что дно бутылки с негазированной жидкостью разбивается при ударе ладонью из-за того, что в жидкости возникает кавитация. Свой эксперимент физики описали в работе, выложенной в архиве

163
5

Астрофизики обнаружили пригодную для экстремофилов суперземлю

Европейские астрономы обнаружили суперземлю в зоне, потенциально пригодной для обитания, вокруг звезды Gliese 163 на расстоянии 50 световых лет от Земли. Статья ученых подана в журнал Astronomy and As

161

Анонсы событий