Спиновые кубиты в твердом теле: наука о выживании

Но квантовые биты (кубиты) в твердом теле так сильно взаимодействуют со своим окружением, что управлять ими становится чрезвычайно сложно. Более того, это взаимодействие приводит к очень быстрой потере когерентности (для спиновых кубитов – за времена t = 10 ÷ 100 нс, а для зарядовых – еще быстрее). В принципе, с декогерентизацией можно бороться, используя известные методы коррекции квантовых ошибок. Однако и они не панацея, поскольку работают лишь в том случае, когда вероятность ошибки при выполнении одной операции не превышает 10^-4, то есть величина t должна быть достаточно велика. Оказывается, что эффекты декогерентизации можно если и не полностью подавить, то существенно ослабить, используя методику, аналогичную спиновому эхо в ЯМР и заключающуюся в воздействии на кубиты последовательностью - импульсов – так называемое “динамическое расцепление” (dynamical decoupling). Сразу четыре группы [1-4] независимо друг от друга реализовали эту методику в экспериментах со спиновыми кубитами в квантовых точках GaAs [1,2] и NV - центрах в алмазе [3,4]. Результаты, прямо скажем, впечатляют. Так, например, в [1] удалось повысить t сразу от ~ 20 нс до ~ 200 мкс. Точность осуществления квантовых операций (пока – однокубитных) при этом резко возросла. На очереди – двухкубитные операции, без которых при квантовых вычислениях не обойтись. Пока для них вероятность ошибки недопустимо велика (~ 10^-1), даже с динамическим расцеплением. Борьба за жизнь спиновых кубитов в твердом теле продолжается….

По материалам заметки
M.J.Reilly, Nature Nanotech. 6, 9 (2011).

1. H.Bluhm et al., http://arxiv.org/abs/1005.2995 (2010).

2. С.Barthel et al., http://arxiv.org/abs/1007.4255 (2010).

3. С.A. Ryan et al., Phys. Rev. Lett. 105, 200402 (2010).

4. G. de Lange et al., Science 330, 60 (2010).