Этот новый кубит может быть в 100 раз менее подвержен ошибкам в прорыве в сверхтекучем квантовом компьютере

Исследователи из Университета Суррея предложили новый кубит на основе сверхтекучего гелия, который может примерно в 100 раз снизить частоту ошибок квантовых вычислений, защищая квантовую информацию от распространённых форм электромагнитного шума. Устройство называется Superfluid Helium Oscillator Quantum (SHOQ); по словам авторов, это первый описанный дизайн кубита на основе сверхтекучей жидкости. Если эксперименты подтвердят прогнозы, технология в перспективе сможет работать вместе с современными сверхпроводящими кубитами или служить новым типом квантовой памяти.

Квантовые компьютеры используют кубиты, но многие современные системы на сверхпроводящих схемах сильно чувствительны к электромагнитному шуму и блуждающим электрическим зарядам; даже малые возмущения нарушают хрупкую квантовую информацию, а с ростом числа кубитов контролировать ошибки становится всё труднее, что делает масштабируемость центральной проблемой. В исследовании, опубликованном в npj Quantum Information, группа Quantum Sciences Group Университета Суррея описала подход на основе сверхтекучего гелия-3 — необычной формы жидкого гелия, способной течь без трения. Предлагаемое устройство SHOQ использует электрически нейтральный сверхтекучий гелий, поэтому благодаря отсутствию электрического заряда дизайн может быть естественно защищён от некоторых типов электромагнитного шума. Ведущий автор Прия Шарма отмечает, что отдельные компоненты идеи были известны, но впервые их объединили в микрофлюидном устройстве и проработали детали; математика говорит, что это должно работать, а следующий шаг — прототип. Проект велся совместно с профессором Йенсом Кохом из Северо-Западного университета, участвовавшим в разработке трансмона.

Авторы считают, что SHOQ не обязательно должен заменять существующее квантовое оборудование: его потенциально можно интегрировать со сверхпроводящей квантовой технологией, чтобы разные типы кубитов выполняли разные задачи в одной системе. В долгосрочной перспективе устройство может использоваться как квантовая память, сохраняя квантовую информацию, пока другие компоненты выполняют вычисления. Команда планирует создать прототип для проверки прогнозируемой производительности; работу поддерживает IAA Commercialisation Fellowship, вручённая Прие Шарме. Устройству потребуются экстремально низкие температуры, но необходимые условия уже достигались в предыдущих экспериментах со сверхтекучим гелием-3. Если прогнозы удастся подтвердить экспериментально, технология в конечном счёте сможет работать вместе с существующими сверхпроводящими технологиями в составе более крупной квантовой системы.