В ННГУ разработали управляемые кубиты нового типа для квантовых устройств

Физики из Национального исследовательского Нижегородского государственного университета имени Н. И. Лобачевского разработали новый тип кубитов, основанный на искусственно созданных атомах. Об этом, как пишет ТАСС, сообщает пресс-служба вуза. Работа ученых направлена на развитие отечественных технологий в области квантовой микроэлектроники и спинтроники.

Новый тип кубитов позволяет одновременно контролировать два ключевых параметра — заряд и спин (вектор вращения частицы). Исследователи впервые в России провели расчёты, позволяющие точно управлять этими характеристиками с помощью электрического поля. Такой подход открывает возможности для создания более компактных и стабильных квантовых систем, что особенно важно при разработке квантовых вычислительных устройств.

Как пояснили в университете, за счёт использования полупроводниковых гетероструктур на основе арсенида галлия стало возможным реализовать спин-зарядовые гибридные кубиты с повышенной устойчивостью к внешним воздействиям. Это один из важных шагов к созданию масштабируемых квантовых процессоров. Способность управлять состоянием таких кубитов электрическим способом даёт инженерам больше гибкости при проектировании устройств и позволяет интегрировать их в существующие технологические платформы.

Один из наиболее интересных результатов исследования — выявление эффекта спиновой памяти. Ученые показали, что квантовое состояние кубита можно «зафиксировать» на определённом энергетическом уровне, сохраняя его в этом положении дольше обычного времени жизни спинового состояния. Это открытие создаёт предпосылки для разработки энергонезависимых элементов квантовой памяти. Такие элементы могут играть ключевую роль в построении устойчивых квантовых компьютеров, способных хранить и обрабатывать информацию даже в нестабильных условиях.

В переменном электрическом поле исследователи смогли задержать кубит в заданном состоянии, что дает достаточно времени для проведения квантовых операций до его распада. Как подчеркнул один из авторов работы, доцент Денис Хомицкий, данное достижение может стать важной основой для последующего создания полноценной квантовой архитектуры.

В дальнейшем нижегородские ученые планируют углубить изучение спиновой памяти, а также оптимизировать операции с гибридными регистрами и развивать методы коррекции квантовых ошибок. Всё это необходимо для повышения надежности квантовых вычислений и их выхода на прикладной уровень.