Молодой физик из Казани приблизил создание квантового компьютера, заранее определив возможные помехи

Руслан Зарипов, старший научный сотрудник Казанского физико-технического института имени Завойского, занимается исследованиями основ квантовой физики. В своей последней работе он выявил, просчитал и привел в соответствие с теорией явление, которое могло бы существенно помешать созданию квантового компьютера. Теперь помехи и погрешности можно будет предусмотреть и исключить.

К слову, квантовый компьютер — гипотетическое устройство, которое будет работать на основе законов квантовой физики. Над его созданием уже несколько десятилетий работают ученые всего мира. Но пока техника нового поколения так и остается задачей будущего.

- Компьютеры, которыми мы пользуемся и к которым привыкли, работают по другим принципам и значительно ограничены в возможностях, - пояснил Руслан Зарипов. - Именно поэтому тенденция последних лет — увеличение количества их ядер и уменьшение размеров устройст при этом. Но все равно достигнуть значительно большего количества операций и увеличить их скорость не получается. При этом время диктует и все более компактные устройства.

Чем меньше размер техники, тем больше проявляются в нем квантовые эффекты и влияют на его работу. При этом неизвестно, как именно они изменят те или иные процесс, в какую сторону. В связи с этим существуют пределы, до которых можно уменьшать размеры классических процессоров.

- В этом случае можно пойти по другому пути — создать компьютер, работающий на квантовых принципах, над чем и работают физики всего мира, - пояснил Руслан. Это позволит использовать для работы с информацией так называемое квантовое запутанное состояние. Благодаря ему, как ожидается, станет возможным проводить больше операций за отрезок времени. Теоретически новая схема может работать намного быстрее классической.

В квантовой информатике важным является согласованность нескольких процессов во времени (когерентность). Руслан изучал воздействие сверхвысоких частот (10 Гигагерц) на электронные спины. Известно, что должны учитываться как взаимодействия электронов между собой, так и взаимодействия электронов с магнитными ядрами.

- В эксперименте я отслеживал сигнал спинового эха, – поясняет лауреат премии Завойского. - То есть воздействовал электромагнитным излучением и оценивал возникающие токи.

Руслан показал, что чем чаще подается импульс, тем медленнее существует эхо. В этом и состоит важность его исследований: для создания квантового компьютера нужно, чтобы эхо длилось как можно дольше.

- Этот эффект необходимо учитывать в дальнейшей работе над созданием компьютеров нового поколения, чтобы получать те результаты, которые требуется, - заключил ученый. - Благодаря результатам этого исследования можно предвидеть и обходить помехи, которые внесли бы значительные изменения в работу квантового устройства.