Кот Шрёдингера теперь еще и размазан. Но мы научились его видеть
NewsMakerМайорановский кубит впервые “прочитали” в реальном времени.
Квантовые компьютеры уже научились много чему, но есть один старый, почти философский узел: как прочитать то, что специально спрятано так, чтобы его нельзя было “потрогать” локально. Именно на этом много лет спотыкались так называемые топологические кубиты на майорановских модах: они обещают устойчивость к помехам, потому что хранят информацию не в одной точке, а “размазывают” ее по системе. И вот международная команда показала, что такой “сейф” все же можно открыть аккуратным измерением.
Работу выполнили исследователи из Испанского национального исследовательского совета (CSIC) и партнеры из QuTech. Один из авторов, Рамон Агуадо из Мадридского института материаловедения (ICMM), объясняет идею просто: топологический кубит похож на сейф, где “бит” не лежит в конкретной ячейке, а задается четностью (паритетом) общей заселенности пары майорановских нулевых мод. Это и дает защиту от локального шума, но из-за этого же раньше было непонятно, как измерять состояние, которое нигде конкретно не “живет”.
В статье в Nature команда использовала новую для этой задачи схему считывания через “квантовую емкость”. Суть в том, что измеритель подключают не к одному концу структуры, а так, чтобы он чувствовал систему целиком: в эксперименте это делали через СВЧ-резонатор, связанный со сверхпроводником. При таком подходе удается различать четный и нечетный паритет в одном измерении и в реальном времени. Это проявляется как случайные “телеграфные” переключения между двумя состояниями, при этом характерные времена жизни паритета превышали 1 миллисекунду.
Отдельно важно, что параллельный локальный контроль заряда показал ожидаемую “слепоту”: два состояния паритета практически нейтральны по заряду и потому неотличимы для датчика, который не связывает майорановские моды между собой. Как отметил соавтор Горм О. Стеффенсен, это выглядит как красивая проверка принципа защиты: локальная проверка ничего не видит, а глобальная видит четко.
Еще один любопытный итог - наблюдение “случайных скачков паритета”. Это не просто шум на графике, а прямой способ оценить, насколько долго система сохраняет нужную четность без “отравления” квазичастицами. Миллисекундные времена здесь считаются многообещающими для будущих операций с майорановскими кубитами, потому что без надежного считывания все остальные трюки (инициализация, управление во времени, дальнейшие проверки экзотической физики) остаются теорией.
Квантовые компьютеры уже научились много чему, но есть один старый, почти философский узел: как прочитать то, что специально спрятано так, чтобы его нельзя было “потрогать” локально. Именно на этом много лет спотыкались так называемые топологические кубиты на майорановских модах: они обещают устойчивость к помехам, потому что хранят информацию не в одной точке, а “размазывают” ее по системе. И вот международная команда показала, что такой “сейф” все же можно открыть аккуратным измерением.
Работу выполнили исследователи из Испанского национального исследовательского совета (CSIC) и партнеры из QuTech. Один из авторов, Рамон Агуадо из Мадридского института материаловедения (ICMM), объясняет идею просто: топологический кубит похож на сейф, где “бит” не лежит в конкретной ячейке, а задается четностью (паритетом) общей заселенности пары майорановских нулевых мод. Это и дает защиту от локального шума, но из-за этого же раньше было непонятно, как измерять состояние, которое нигде конкретно не “живет”.
В статье в Nature команда использовала новую для этой задачи схему считывания через “квантовую емкость”. Суть в том, что измеритель подключают не к одному концу структуры, а так, чтобы он чувствовал систему целиком: в эксперименте это делали через СВЧ-резонатор, связанный со сверхпроводником. При таком подходе удается различать четный и нечетный паритет в одном измерении и в реальном времени. Это проявляется как случайные “телеграфные” переключения между двумя состояниями, при этом характерные времена жизни паритета превышали 1 миллисекунду.
Отдельно важно, что параллельный локальный контроль заряда показал ожидаемую “слепоту”: два состояния паритета практически нейтральны по заряду и потому неотличимы для датчика, который не связывает майорановские моды между собой. Как отметил соавтор Горм О. Стеффенсен, это выглядит как красивая проверка принципа защиты: локальная проверка ничего не видит, а глобальная видит четко.
Еще один любопытный итог - наблюдение “случайных скачков паритета”. Это не просто шум на графике, а прямой способ оценить, насколько долго система сохраняет нужную четность без “отравления” квазичастицами. Миллисекундные времена здесь считаются многообещающими для будущих операций с майорановскими кубитами, потому что без надежного считывания все остальные трюки (инициализация, управление во времени, дальнейшие проверки экзотической физики) остаются теорией.