Ожидается, что квантовые технологии существенно ускорят научно-технический прогресс. Однако они чрезвычайно уязвимы к внешним воздействиям. Недавнее открытие демонстрирует способы повысить их стабильность и надёжность. Что это даст человечеству — в материале РИА Новости. Хрупкая мощьОсвоение квантовой техники может коренным образом преобразить многие сферы жизни. Исследователи предсказывают прорывы в медицине, энергетике, логистике, криптографии, создании новых материалов и прочих областях. Но между теорией и практикой стоит ключевая трудность: квантовые системы обладают высокой хрупкостью. Любое крошечное взаимодействие с окружением — вибрация, изменение температуры или даже случайный фотон — нарушает суперпозицию и запутанность кубитов (квантовых битов). Это явление известно как декогеренция. Из?за него кубиты быстро теряют своё квантовое состояние, и вычисления становятся ошибочными. Для защиты от внешних помех системы охлаждают почти до абсолютного нуля, помещают в вакуум и экранируют от электромагнитных полей. Тем не менее и этого оказывается недостаточно. В итоге значительная часть ресурсов квантовых компьютеров тратится не на вычисления, а на коррекцию ошибок и поддержание рабочих условий. © Иллюстрация РИА НовостиБит и кубитОдин из подходов к решению — создание так называемых топологических кубитов. Идея заключается в том, чтобы кодировать квантовую информацию не в локальном состоянии отдельной частицы, а в геометрической характеристике всей системы, что защищало бы от местных возмущений. «Понятие “топология” пришло из математики, где с его помощью различают определённые геометрические структуры», — поясняет соавтор нового исследования Сильке Бюлер?Пашен. — «Так, по топологическим признакам яблоко и булка эквивалентны: булку можно деформировать в форму яблока без фундаментальных изменений. Зато булка и бублик различаются топологически, потому что у бублика есть отверстие, которое нельзя получить простым деформированием». Аналогично описываются и состояния вещества: например, распределение скоростей, энергия частиц и ориентация их спинов относительно движения могут подчиняться определённым геометрическим закономерностям. Это привлекательно тем, что такие топологические характеристики очень устойчивы: мелкие дефекты материала не меняют их — как небольшая деформация не превратит бублик в яблоко. Поэтому топологические явления рассматривают как перспективный способ хранения квантовой информации. И теперь в области топологических материалов получено важное открытие. Хаос и устойчивостьМеждународная команда учёных под руководством Венского технического университета провела эксперимент с материалом на основе церия, рутения и олова (CeRu…) и обнаружила состояние вещества, которое ранее считалось невозможным.