Ученые создали частицы, которые помнят свое прошлое

Квантовый компьютер создал странную частицу, которая может помнить свое прошлое.

Компания Quantinuum заявила, что ее квантовый компьютер System Model H2 — самый высокопроизводительный квантовый компьютер из когда-либо созданных на базе Honeywell — впервые создал неабелеву топологическую квантовую материю и сплел ее анион.

Компания объяснила, что один из первых экспериментов, проведенных на H2 в сотрудничестве с исследователями из Гарвардского университета и Калифорнийского технологического института, продемонстрировал новое состояние материи, неабелево топологически упорядоченное состояние. 

«Для тех, кто думал, что еще не созданы квантовые компьютеры, способные раздвинуть границы человеческого знания и научного прогресса, сегодняшний день преподнес сюрприз, — заявил генеральный директор Раджиб Хазра. - Ведущая в мире группа ученых использовала квантовый компьютер Quantinuum H2 для достижения того, что ранее было невозможно». 

Квантовые вычисления — это технология, которая использует законы квантовой механики для решения задач, слишком сложных для классических компьютеров.

Существование новой частицы, названной анионом, было предсказано физиками несколько десятилетий назад. Анионы классифицируются как абелевы или неабелевы. 

Неабелевы анионы могут хранить квантовую информацию без необходимости исправления ошибок и сохранять «память» об их относительных положениях в прошлом. Дмитрий Фельдман из Брауновского университета говорит, что у них есть свойства, которые можно использовать для топологической квантовой памяти.

Квантовая память хранит квантовое состояние фотона — свет состоит из фотонов — или другой запутанной частицы, не разрушая квантовую информацию этой частицы. Устройства квантовой памяти могут хранить квантовые данные подобно тому, как классическая компьютерная память хранит информацию в виде двоичных состояний.

Квантовая память — это небольшой квантовый компьютер, который может улавливать и хранить квантовые биты, закодированные в фотонах, без их измерения, поскольку их измерение разрушит любую их запутанность. Сохраненные квантовые биты можно обрабатывать и перекодировать в фотонах, если это необходимо.

Квантовые биты, также известны как кубиты, являются основой квантовых компьютеров.

Ученые поясняют, что при плетении одна квазичастица закручивается вокруг другой. Это плетение можно использовать для изменения квантового состояния анионов, которые сохраняют память о своих петлях. 

«Системы анионов создают коллективную память, которая может служить основой для подхода к квантовым вычислениям, называемых «топологическими квантовыми вычислениями». Из-за того, как работает плетение, кубиты, состоящие из анионов, сохраняют свою квантовую когерентность в течение длительного времени, что обеспечивает большую точность», — говорится в сообщении.

Quantinuum утверждает, что контролируемое создание и манипулирование неабелевыми анионами, ведущими к топологическим кубитам, знаменует собой «значительный шаг к универсальным отказоустойчивым квантовым вычислениям».

Универсальность означает, что можно выполнять произвольные квантовые вычисления, а отказоустойчивость означает, что квантовые логические вентили, используемые в конструкции квантового компьютера, предотвращают неконтролируемый каскад ошибок.

Президент и главный операционный директор Quantinuum Тони Аттли сказал, что «последствия для общества значительны».

«С нашей системой второго поколения мы вступаем в новую фазу квантовых вычислений», — отметил он.