Как гравитация влияет на квантовые вычисления? Ученые обнаружили связь, которая может изменить будущее квантовых технологий

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

В мире квантовых вычислений, где информация кодируется в эфемерных состояниях кубитов, даже самые слабые воздействия могут оказаться решающими. И вот, научный мир столкнулся с неожиданным гостем: гравитацией. Исследователи из Nordita, KTH и Google Quantum AI объединили усилия, чтобы выяснить, как гравитационные поля влияют на чувствительное аппаратное обеспечение квантовых компьютеров, и результаты оказались весьма интригующими.

Кубиты под гравитационным прицелом: что происходит?

На первый взгляд, идея о том, что гравитация — сила, которую мы обычно ощущаем в масштабах планет и звезд — может влиять на крошечные кубиты, кажется парадоксальной. Но суть в том, что квантовые системы, как известно, крайне восприимчивы к любым изменениям в окружающей среде. И гравитация, оказывается, не исключение.

Иллюстрация
Иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Исследование показало, что даже гравитационное поле Земли способно вызывать микроскопические сдвиги в энергетических уровнях кубитов. Для одного кубита этот эффект практически незаметен. Однако, если речь идет о массиве кубитов, как в чипе Sycamore от Google, эти незначительные сдвиги накапливаются, приводя к так называемой «дефазировке». Представьте себе оркестр, где каждый музыкант немного расстроен — в итоге, гармоничного звучания не получится. То же самое происходит и с квантовыми вычислениями: дефазировка кубитов может привести к ошибкам в расчетах.

Новый взгляд на квантовые ошибки: гравитация как фактор

Важность этого открытия сложно переоценить. До сих пор при разработке квантовых компьютеров гравитационные эффекты практически не принимались во внимание. Теперь же, стало ясно, что гравитация — это еще один фактор, который необходимо учитывать при разработке и оптимизации квантового оборудования. Это может привести к разработке новых методов исправления ошибок, позволяющих компенсировать влияние гравитационных полей.

Изображение двух концептуальных сценариев, позволяющих вызвать сдвиг частоты кубита за счет изменения гравитационного потенциала. (a) Вертикальное движение кубита. (b) Массивный объект в непосредственной близости от кубита.
Изображение двух концептуальных сценариев, позволяющих вызвать сдвиг частоты кубита за счет изменения гравитационного потенциала. (a) Вертикальное движение кубита. (b) Массивный объект в непосредственной близости от кубита.
Автор: BALATSKY, ROUSHAN, SCHALTEGGER, AND WONG Источник: journals.aps.org
Квантовый гравиметр: новые горизонты для навигации и не только

Но это еще не все. Исследователи предполагают, что понимание взаимодействия между гравитацией и кубитами может открыть двери для создания специализированных квантовых чипов, предназначенных для гравитационного зондирования. Представьте себе устройство, способное с высокой точностью измерять изменения гравитационного поля. Такая технология может произвести революцию в навигации, позволяя создавать системы, не зависящие от GPS или других спутниковых систем. Это особенно важно в тех случаях, когда спутниковая связь недоступна или ненадежна, например, под водой или в глубоких шахтах.

Кроме того, квантовые гравиметры могут найти применение в геофизике, позволяя с высокой точностью определять структуру земной коры и местоположение полезных ископаемых. В медицине они могут использоваться для неинвазивной диагностики, например, для выявления опухолей на ранних стадиях.

Принципиальная схема протокола измерения гравитационной фазы, где самая верхняя линия обозначает анцильный кубит, а остальные кубиты разделены в соответствии со знаком их гравитационной фазы.
Принципиальная схема протокола измерения гравитационной фазы, где самая верхняя линия обозначает анцильный кубит, а остальные кубиты разделены в соответствии со знаком их гравитационной фазы.
Автор: BALATSKY, ROUSHAN, SCHALTEGGER, AND WONG Источник: journals.aps.org
Квантовые материалы: фундамент будущих инноваций

За этими прорывными исследованиями стоят не только передовые технологии, но и инновационные материалы. Как отмечает профессор Йонас Вайссенридер из KTH, квантовые материалы играют ключевую роль в развитии квантовых технологий. Разработка новых материалов с уникальными свойствами, таких как высокочувствительные детекторы фотонов и датчики магнитного поля, позволит создавать более совершенные и надежные квантовые устройства.

Изменение смещения кубитов ℓ → ℓ + δ ℓ под действием приложенной силы.
Изменение смещения кубитов ℓ → ℓ + δ ℓ под действием приложенной силы.
Автор: BALATSKY, ROUSHAN, SCHALTEGGER, AND WONG Источник: journals.aps.org
Шведский прорыв: на передовой квантовых исследований

Сотрудничество между Nordita, KTH и Google Quantum AI подчеркивает важность международного сотрудничества в области квантовых исследований. Швеция, благодаря растущим инвестициям в квантовые технологии, становится одним из ключевых центров квантовых вычислений и приложений. Объединение усилий ведущих научных организаций и технологических компаний позволяет решать самые сложные задачи и открывать новые горизонты в квантовом мире.

В заключение, можно сказать, что открытие влияния гравитации на кубиты — это не просто научный курьез, а важный шаг на пути к созданию более совершенных и надежных квантовых компьютеров. И кто знает, возможно, в будущем мы будем ориентироваться в пространстве с помощью квантовых гравиметров, ощущая гравитацию не как силу, притягивающую нас к земле, а как источник информации и новых возможностей.

2 комментария

1
Да какие там, простите, ваши чипы и квантовые технологии… Свидетельство влияния гравитации на квантовые эффекты может стать шагом на пути создания теории квантовой гравитации. А это может стать величайшим событием в истории физики. Важнее открытия теории относительности, квантовой механики и всех прежних открытий.
845208@vkontakte
Квантовая гравитация — это описание природы гравитации квантовой физикой. Подобные теории в прошлом веке разработаны.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Можно ли жить в гараже на постоянной основе? Что говорит закон и какие риски есть у владельца

Рост цен на недвижимость заставляет искать альтернативные варианты жилья. Одни переоборудуют под небольшие студии подвальные помещения, другие присматриваются к бытовкам и модульным домам. Но есть...

Обзор аккумуляторной воздуходувки BORT BSS-20U-Li. Высокая мощность и сила в небольшом корпусе

Воздуходувка BORT BSS-20U-Li. Скорость потока воздуха достигает 60 м/с, а максимальная производительность 500 м³/час. Напряжение тут 18В при мощности 900Вт.

Как подготовить консоль к загрузке GTA 6 — варианты внешних накопителей от 200 ГБ для Xbox и PlayStation

Релиз GTA 6 состоится 19 ноября 2026 года. Поклонникам серии пришлось набраться терпения: с момента выхода предыдущей части прошло уже более 13 лет. Ожидание растет, однако новые подробности...

Можно ли заставить две нейросети спорить друг с другом?

Нейросети умеют писать код, создавать сайты, решать задачи и отвечать практически на любые вопросы. Но есть у них одна раздражающая особенность: иногда они ошибаются с такой уверенностью, будто...

Помогают ли протеиновые батончики в похудении и наборе мышечной массы: польза, состав и правила употребления

Протеиновые батончики давно перестали быть продуктом исключительно для профессиональных спортсменов. Их покупают в качестве перекуса на работе, берут в дорогу, едят после тренировки или используют...

Проект 1840: как работала советская подлодка с жилыми барокамерами

В мае 1983 года советские водолазы работали в Чёрном море на глубине 240 метров. Между выходами они возвращались в подлодку, а после окончания учений на ней же отправились в базу. Но выйти на...