Опубликовано в Новости

Ученые придумали нанохолодильник для квантового компьютера

Ученые придумали нанохолодильник для квантового компьютера Опубликовано в Декабрь 18, 2018

МОСКВА

, 18 декабря. /

ТАСС

/. Ученые из Московского физико-технического института (МФТИ) совместно с коллегами из 

США

и 

Швейцарии

описали первое в своем роде устройство, которое точечно охлаждает кубиты — наименьшие элементы для хранения информации в квантовом компьютере — и может найти применение при создании микроскопических холодильников и для охлаждения квантовых компьютеров. Об этом во вторник сообщила пресс-служба МФТИ.

“Ученые из МФТИ с коллегами из США и Швейцарии описали пространственно-разнесенного квантового демона Максвелла — устройство, локально нарушающее второе начало термодинамики [согласно которому энтропия, то есть неупорядоченность, энергетически изолированной системы не может самопроизвольно уменьшаться]. Устройство может найти применение в квантовых компьютерах и микроскопических холодильниках точечного действия”, — говорится в сообщении

Ученые провели эксперимент, целью которого было перевести кубит, который может пребывать в двух состояниях с одинаковой энергией — смешанном и чистом — в чистое, для которого характерна большая упорядоченность. Роль кубита в исследовании выполнял сверхпроводящий искусственный атом — микроскопическое устройство из тонких пленок алюминия, нанесенных на кремниевый чип. Ценность чистого состояния кубита в том, что его можно относительно легко перевести в основное состояние при помощи электромагнитного поля. При этом кубит охладится.

Демон — такой же кубит, он присоединяется к рабочему кубиту волноводом — особым кабелем, после чего кубиты меняются состояниями. «Наш демон делает так, что устройство, которое называется кубитом, переходит из менее упорядоченного состояния в более упорядоченное. Важно, что кубит при этом не изменяет свою энергию — это первое устройство такого рода с макроскопическим радиусом действия», — сказал ведущий автор статьи, сотрудник МФТИ и ETH Zurich

Андрей Лебедев

. Отмечается, что кубит находится от демона на расстоянии 1-5 м.

При этом демон нарушает закон термодинамики, согласно которому энтропия, то есть неупорядоченность, энергетически изолированной системы не может самопроизвольно уменьшаться. Однако, как отмечают авторы статьи, речь идет лишь о локальном нарушении закона физики. Дело в том, что демона нужно особым образом готовить перед каждым взаимодействием с кубитом, а на это уходит энергия, поэтому систему «кубит — демон» нельзя считать энергетически изолированной.

“Обычный холодильник воздействует на весь свой объем, а такой кубитный нанохолодильник будет охлаждать конкретную точку. Это может быть полезно, например, для алгоритмического охлаждения квантового компьютера: можно в коде основной «квантовой» программы написать подпрограмму, которая будет прицельно охлаждать самые горячие кубиты”, — сказал заведующий лабораторией физики квантовых информационных технологий МФТИ Гордей Лесовик.

О квантовом компьютере

Квантовый компьютер — одна из самых обсуждаемых тем в науке и технологии за последние годы, это гипотетическое устройство на стыке информационных технологий и квантовой физики. В современных компьютерах единицей информации является бит, который может находиться в одном из двух возможных положений — ноль или единица. Единица информации в квантовом компьютере — кубит — в свою очередь может находиться в так называемом состоянии суперпозиции, то есть быть и нулем, и единицей одновременно. Это позволяет выполнять операции над большим количеством чисел одновременно (квантовый параллелизм), значительно ускорить вычисления, решать задачи, которые требуют астрономически большого времени даже на современных суперкомпьютерах.

Источник: Новости Рамблер