Дослідники з японського центру riken center for emergent matter science продемонстрували можливість заплутування одночасно трьох кубітів, тоді як до цих пір вченим вдавалося пов’язувати тільки пари. Три заплутаних кубіти обіцяють значно спростити механізм корекції помилок у квантових розрахунках, що все ще залишається непереборною перешкодою на шляху до масштабування квантових комп’ютерів.

Алюмінієві затвори (пурпурні та зелені) під електронним мікроскопом. Джерело зображення: riken

Заплутування кубітів — умовних аналогів транзисторів-ключів в традиційних чіпах — означає надання їм однакових квантових властивостей. Це означає, що вимірювання цих квантових властивостей (параметрів) у одного з пов’язаних кубітів автоматично дає уявлення про параметри іншого, а тепер і третього кубіту. Наприклад, це може бути напрямок спина електрона — умовно 0 або 1. Ці властивості використовуються в квантових алгоритмах, а знаходження кубітів в стані суперпозиції — одночасне перебування у всіх можливих станах (до вимірювання параметрів) — експоненціально прискорює обчислення (на жаль, поки тільки для вузького спектру завдань).

Досвід зв’язування трьох кубітів дослідники провели на кремнієвій структурі з використанням складової структури з кремнію і з’єднання кремнію і германію. Кожна з трьох таких структур містила кубіт в особі звичайного електрона. Управляли структурами затвори з алюмінію, а спінові стани електронів змінювалися сильним магнітом на кристалі. Створюване магнітом поле за рахунок падіння напруженості (градієнта) розділяло резонансні частоти трьох кубітів, дозволяючи звертатися до них окремо.

Введення в ужиток третього зв’язаного кубіту може бути використано як для прискорення розрахунків, що необхідно буде реалізувати в алгоритмах, так і для корекції помилок і масштабування квантових систем. Дві останні можливості нерозривно зв’язні, так як сьогодні для корекції помилок кожного логічного кубіта потрібно від 10 до тисяч фізичних кубітів в залежності від заданої точності обчислень і навіть в такому випадку вона буде менше 100 %.

Введення третього пов’язаного кубіту, запевняють японські вчені, підвищує надійність кубіту до 88 %, що відкриває шлях до примітивної корекції помилок і до простого підходу для створення багатокубітових обчислювальних систем. Наприклад, японці обіцяють в доступному для огляду майбутньому довести свою розробку до 50 і навіть 100 кубітів і представити більш досконалі механізми корекції помилок.