Два атома против хаоса: рекорд квантовой памяти ⚡ экспресс
Сохранение квантовой когерентности критично для квантовых вычислений. Теоретически время когерентности ионов в ловушках может достигать миллионов лет, но эксперименты давали лишь около часа. Комбинируя кубиты на часовых состояниях с кодированием в декогерентно-свободном подпространстве (DFS) в парах ионов 171Yb+, симпатически охлаждаемых 138Ba+, удалось превысить десять часов когерентности без магнитного экранирования и стабилизации микроволновой фазы. DFS-кодирование «привязывает» фазу кубита к разности энергий ионов, подавляя фазовый шум микроволн и синфазные магнитные флуктуации, а часовые состояния минимизируют чувствительность к окружению. Измерения длительностью до 1600 с демонстрируют пренебрежимо малое затухание; экспоненциальная подгонка даёт время когерентности (3.77±1.09)×10^4 с (около 10,5 часов). Результат представляет DFS-кодирование как пассивную коррекцию ошибок, снимающую ограничения технических шумов и открывающую путь к реализации гигантского потенциала ионных кубитов.
Обычный квантовый бит разрушается от малейшего воздействия — тепла, магнитного поля. Физики заставили работать пару атомов, чтобы беспорядок не уничтожал запись. Информация кодировалась не в каждом атоме, а в разнице их состояний — как натяжение верёвки между двумя буйками. Любой шум качает оба буйка одинаково, поэтому расстояние между ними неизменно. С помощью точного лазерного слежения учёные отслеживали эту разницу.
Эксперимент с ионами иттербия показал: связанная пара удерживала квантовую информацию 10,5 часов — словно верёвка между буйками остаётся натянутой весь штормовой день. Такая стабильность сравнима с точностью пульсаров. Одиночный кубит прежде разрушался за час. За это время можно выполнить 36 миллиардов операций без ошибок — больше, чем потребуется большинству квантовых компьютеров. Метод развивает работы Дэвида Уайнленда, пионера ионных ловушек, и открывает путь к надёжным системам без громоздкой защиты.
🎯 Если бы квантовая операция длилась одну микросекунду, за 10 часов можно было бы выполнить 36 миллиардов таких операций без единой ошибки.
🎬 Такая стабильная память напоминает вычислительное ядро из романа «Квантовый вор», способное хранить личность вечно.