Ученые ИТМО придумали, как создавать долгоживущие квантовые состояния для обработки, стабильной записи и надежного хранения информации. В основе решения — искусственный интеллект. В перспективе результаты исследования помогут в создании квантовых компьютеров.

Исследование опубликовано в журнале Applied Physics Letters.

Чтобы решать сложные вычислительные задачи (например, шифровать информацию с помощью квантовой криптографии), ученые работают над созданием квантовых симуляторов (компьютеров). В отличие от обычного, такое устройство использует не биты (работают с двумя состояниями: 0 и 1), а кубиты (могут работать с большим количеством состояний). Считается, что благодаря этому квантовые компьютеры смогут обрабатывать все состояния одновременно и выдавать решения быстрее, чем обычные ПК.

Одно из главных технических препятствий, с которым столкнулись исследователи на пути разработки квантового компьютера, — спонтанное излучение, когда записанная в системе единица информации (кубит) может разрушиться в любой момент времени, излучившись в окружающее пространство. Это явление зачастую ограничивает время жизни квантовых состояний и, по сути, делает запись данных в квантовых системах невозможной. Для подавления спонтанного излучения обычно используются большие атомные структуры (из десятков или сотен атомов). Ранее ученые уже находили оптимальные двумерные атомные решетки, способные поддерживать максимально долгоживущие состояния, но каким должен быть оптимальный дизайн структур из произвольно расположенных частиц, оставалось неизвестным.

На этот раз физикам из ИТМО удалось с помощью небольшой оптимизации геометрии получить структуры, которые сохраняют квантовое состояние в десятки и сотни раз дольше.