Армейский проект разработал новый подход к квантовой коррекции ошибок, который мог бы обеспечить ключевой шаг к практическим квантовым компьютерам, датчикам и распределенной квантовой информации, которые позволили бы военным потенциально решить ранее неразрешимые проблемы или развернуть датчики с более высокой чувствительностью к магнитному и электрическому полю.

Подход, разработанный исследователями из Массачусетского технологического института при финансировании армии, может смягчить некоторые типы случайных колебаний или шумов, которые являются давним барьером для квантовых вычислений. Эти случайные колебания могут уничтожить данные, хранящиеся в таких устройствах.

Финансируемое армией исследование, опубликованное в Physical Review Letters , включает определение наиболее вероятных типов шума, а не создание широкой сети, чтобы попытаться поймать все возможные источники помех.

«Команда узнала, что мы можем уменьшить накладные расходы на определенные типы исправления ошибок в небольших квантовых системах», — сказала д-р Сара Гэмбл, руководитель программы Исследовательского управления армии, входящего в состав Исследовательской лаборатории армии по развитию боевых возможностей армии США. «Это дает возможность расширить возможности в целевых приложениях квантовой информатики для DOD».

Конкретная квантовая система, с которой работает исследовательская группа, состоит из ядер углерода вблизи дефекта определенного типа в кристалле алмаза, называемого центром вакансий азота. Эти дефекты ведут себя как отдельные изолированные электроны, и их наличие позволяет контролировать близлежащие ядра углерода.

Но команда обнаружила, что подавляющее большинство шума, воздействующего на эти ядра, происходило из одного единственного источника: случайных колебаний самих соседних дефектов. Этот источник шума может быть точно смоделирован, и подавление его воздействия может оказать существенное влияние, так как другие источники шума относительно незначительны.

Команда определила, что шум исходит от одного центрального дефекта или одного центрального электрона, который имеет тенденцию перепрыгивать наугад. Это дрожит. Этот джиттер, в свою очередь, ощущается всеми соседними ядрами предсказуемым образом, который можно исправить. Возможность успешного применения этой целевой коррекции является центральным прорывом в этом исследовании.

Пока что работа носит теоретический характер, но команда активно работает над лабораторной демонстрацией этого принципа в действии.

Если демонстрация работает, как и ожидалось, это исследование может составить важный компонент ближайших и отдаленных будущих технологий на основе квантовых технологий различного типа, включая квантовые компьютеры и датчики.