Квантовый процессор на полярных молекулах

Исследователи Российского квантового центра (РКЦ) разработали теоретическую основу для создания многоуровневого квантового процессора, используя полярные молекулы вместо традиционных ионов или холодных атомов. Это открывает новые возможности для выполнения многокубитных операций и реализации сложных квантовых алгоритмов, как сообщила пресс-служба Центра.

Научный сотрудник РКЦ Солех Муминов отметил, что полярные молекулы могут работать не только как носители квантовой информации, но и как основа для масштабируемого квантового процессора. «Мы построили модель, в которой одна молекула может работать как система с несколькими логическими состояниями, и продемонстрировали выполнение запутывающей операции между двумя такими молекулами», — пояснил он.

Учёные указали, что для создания многоуровневых кубитов можно использовать различные платформы, включая ионы, холодные атомы и цепочки сверхпроводников. Согласно новым расчетам, ультрахолодные полярные молекулы, имеющие положительный и отрицательный заряды, также подходят для этих целей.

Как сообщает издание «CNews», в рамках проекта российские физики создали компьютерные модели квантовых вычислителей на основе двух типов полярных молекул — фторида стронция и соединения цезия и натрия. Они также рассчитали, какие операции можно выполнять с их помощью.

Расчёты показали, что полярные молекулы подходят для выполнения универсального набора логических операций с кубитами и кудитами, которые могут иметь три, четыре и пять состояний. Время выполнения квантовых операций оказалось в три раза меньше, чем типичное время жизни этих квантовых ячеек памяти, что открывает широкие перспективы для экспериментальной проверки данной идеи.

Эксперт научного проекта НИТУ МИСИС Анастасия Николаева подчеркнула, что использование многоуровневости ультрахолодных полярных молекул позволяет эффективно выполнять запутывающие двухчастичные операции и реализовывать более сложные многокубитные операции, которые являются ключевой составляющей многих квантовых алгоритмов. Это, по её словам, раскрывает потенциал ультрахолодных полярных молекул как платформы для кудитных вычислений.