Настройка рояля — деликатное дело. Ударишь по одной струне, а отзовутся соседние. Похоже ведёт себя кремниевый чип с дефектами кристалла, который физики готовят для квантовых вычислений.
В кристалле карбида кремния (SiC) есть особые точки — вакансии кремния. Там электрон ведёт себя как крошечный магнит с четырьмя состояниями. Вместо обычного бита (0 или 1) такая система хранит больше информации — это кудит. Но управлять ею сложнее: короткий радиоимпульс, нацеленный на один переход, слегка задевает другие. Возникает перекрёстная помеха — как если бы пианист хотел взять одну ноту, а инструмент подыграл ещё пару.
Авторы работы действовали как при простукивании стены: посылали последовательность импульсов и смотрели, как откликается система. В спектре отклика проявились шесть лишних линий — по числу пар уровней, которые случайно задевает импульс. Каждая линия соответствует разности энергий между двумя состояниями кудита. Учёные вывели формулы, которые предсказывают силу каждой помехи.
Численное моделирование совпало с экспериментом без подгонки частот. Значит, помехи можно не только подавлять, но и использовать: например, для калибровки импульсов прямо во время работы устройства.
Теперь у инженеров есть карта паразитных переходов. Зная её, можно настраивать импульсы так, чтобы они не задевали лишние струны квантового рояля — или, наоборот, извлекать из них пользу.
В кудите из вакансии кремния четыре состояния, поэтому один такой элемент заменяет два обычных кубита.