Китайские учёные впервые наблюдали и научились контролировать промежуточную стадию квантовой декогеренции

Специалисты Института физики Китайской академии наук (КАН) в Пекине сообщили о результатах экспериментов, проведенных на базе нового двухмерного сверхпроводящего процессора Chuang-tzu 2.0. Устройство, архитектура которого включает 78 кубитов, позволило исследователям непосредственно наблюдать и контролировать состояние претермализации — критически важного переходного этапа в эволюции квантовых систем. Данное достижение открывает новые возможности для сохранения целостности информации в квантовых вычислениях.

Одной из главных проблем квантовой механики является декогеренция, при которой система под воздействием внешней среды стремится к термодинамическому равновесию, что приводит к потере записанных данных. С ростом сложности системы моделирование этих процессов на классических компьютерах становится невозможным из-за экспоненциального увеличения пространства состояний. Процессор Chuang-tzu 2.0, являясь естественной квантовой системой, позволил ученым напрямую отследить динамические законы, недоступные для стандартных вычислительных мощностей.

В ходе исследования физики обнаружили нетривиальную промежуточную стадию перед наступлением полного хаоса. В состоянии претермализации квантовая система временно сохраняет свою структуру и информацию, сопротивляясь термализации. Этот эффект сравним с фазовым переходом вещества, когда температура тающего льда остается неизменной в течение определенного времени, несмотря на подвод тепла. На графиках это состояние отображается как «плато», где рост сложности системы замедляется.

Ключевым результатом работы стала демонстрация возможности управления этим процессом. Используя специально разработанные последовательности управляющих сигналов, исследователи смогли манипулировать системой, искусственно продлевая или сокращая длительность фазы претермализации. Фактически это означает возможность отсрочить момент потери информации. Понимание механизмов претермализации позволит разрабатывать более эффективные схемы квантовой коррекции ошибок и увеличить время когерентности кубитов, что необходимо для создания стабильно работающих квантовых компьютеров следующего поколения.

Источник: interestingengineering