Два атома против хаоса: рекорд квантовой памяти экспресс

Оригинал: "Beyond-Ten-Hour Coherence in a Decoherence-Free Trapped-Ion Clock Qubit"
arXiv:2603.19631 · 2026-03-20 · CC BY 4.0 · 1 мин
Два атома, качаясь на волнах помех синхронно, сохранили квантовую информацию рекордные 10,5 часов.

Обычный квантовый бит — кубит — крайне уязвим: малейшее тепловое дрожание или колебание магнитного поля разрушает его состояние. Физики нашли способ противостоять этому, заставив работать пару атомов совместно, чтобы беспорядок не уничтожал запись. Информация кодировалась не в каждом атоме по отдельности, а в разнице их состояний — подобно тому, как натяжение верёвки между двумя буйками не зависит от волн: любой шум качает оба буйка одинаково, поэтому расстояние между ними остаётся неизменным. С помощью точной лазерной спектроскопии учёные отслеживали эту разницу, измеряя относительную фазу двух ионов.

Похожий трюк используют детекторы гравитационных волн: они сравнивают два лазерных луча, чтобы выделить слабый сигнал на фоне вибраций.

Эксперимент с ионами иттербия, удерживаемыми в электромагнитной ловушке, показал: связанная пара удерживала квантовую информацию 10,5 часов — словно верёвка между буйками остаётся натянутой весь штормовой день. Такая стабильность сравнима с точностью пульсаров — вращающихся нейтронных звёзд, чьи сигналы служат природными часами. 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.

Учёные
William WoottersHendrik LorentzShuji NakamuraVera RubinJohn Stewart BellRobert Hooke
Понятия
подпространство без декогеренции защита квантовой памяти время жизни кубита декогеренция кубита отказоустойчивый квантовый компьютер точность декодер шифрование дефазировка неопределённость времени стабилизаторный код память защита запутанности реальное время вычислительная мощность микроволновый импульс порог ошибок бит центр обработки данных атомные часы