Создан новый сверхпроводящий квантовый контур с перспективой для топологического квантового вычисления

Группа учёных из Университета Чикаго, Университета Пердью, Бостонского университета и AppliedTQC представила экспериментальный прототип сверхпроводящего квантового контура, который реализует ранее предсказанную математическую симметрию, важную для развития топологических квантовых компьютеров.

В опубликованной на arXiv препринте описан «неплоский кубит», построенный на основе перекрёстной сетки из 9 переходов Джозефсона, образующих трёх на трёх массив проводников. Такая архитектура, получившая название «вафельная сетка», отличается от традиционных плоских схем и позволяет реализовать трёхсостояниевую симметрию Z₃, что является ключевым элементом для построения топологически защищённых квантовых состояний.

Авторы эксперимента подтвердили, что при определённом значении магнитного поля устройство демонстрирует шесть равновероятных низкоэнергетических состояний, что соответствует теоретическим прогнозам. Для анализа спектра энергии применялись численные методы с использованием нейросетевых вариационных Монте-Карло, что позволило точно сопоставить экспериментальные данные с моделью.

Хотя сам прототип не является топологическим кубитом, он служит фундаментальным строительным блоком для более сложных решёток, которые в перспективе могут поддерживать топологически упорядоченные состояния, устойчивые к ошибкам. Следующим этапом планируется создание крупных сеток из таких «вафель», что позволит исследовать квантовые двойные модели Z₃ и их топологические свойства.

Кроме потенциала в квантовых вычислениях, новая архитектура открывает возможности для моделирования сложных квантовых систем, таких как решётчатые калибровочные теории и фрустрированные магнитные материалы, недоступные для традиционных схем.

Данная работа отражает тенденцию в развитии сверхпроводящих квантовых устройств, где акцент смещается с постепенного улучшения транзмонных кубитов на создание принципиально новых геометрий и физических свойств, встроенных в аппаратную часть, что может снизить нагрузку на коррекцию ошибок.

По данным thequantuminsider.