Израильские ученые создают устойчивую квантовую память на графене
Исследователи из Института Вейцмана показали, что экзотические частицы – энионы – могут хранить историю своих перемещений. Это дает возможность построить устойчивую к помехам квантовую память.
Современные квантовые компьютеры крайне чувствительны к помехам, что приводит к потере данных. Группа ученых под руководством доктора Юваля Ронена исследовала двухслойный графен – сверхтонкий углеродный кристалл, в котором электроны при экстремальных условиях начинают вести себя как "дробные" частицы, так называемые неабелевы энионами. В отличие от привычных бозонов или фермионов, эти частицы обладают уникальным свойством: они сохраняют память о своих перестановках в системе. Работа опубликована в журнале Nature.
Юваль Ронен объясняет, как сохраняется память: "Когда неабелевы энионы меняют позиции, каждая перестановка оставляет отпечаток на форме волновой функции. Если мы возьмем три таких эниона и поменяем местами первый со вторым, а затем второй с третьим, мы получим волновую функцию, которая по форме сильно отличается от тех, что мы получили бы при любом другом порядке перестановок".
В ходе эксперимента физики создали квантовый аналог оптической системы зеркал. Они заставили волну одного эниона огибать "остров" с другими частицами. Интерференционная картина, возникшая при столкновении волн, подтвердила наличие частиц с зарядом в четверть электрона. Важной особенностью таких систем является их защищенность от помех. Информация в них распределена по всей волновой функции, а не привязана к отдельной частице, что делает систему устойчивой к локальным шумам и внешним воздействиям. Хотя ученым еще предстоит выделить одиночные неабелевы энионы, текущие результаты подтверждают возможность создания отказоустойчивых кубитов на базе графена.
Дальнейшая работа коллектива будет сосредоточена на прямой фиксации подписи, которую оставляет каждый обмен частиц местами. Это позволит вплотную приблизиться к реализации полноценного квантового превосходства уже в практических задачах, а не только при специально подобранных экспериментах.
