Израильские ученые нашли ключ к «вечной памяти» квантового компьютера
Они предложили инновационный способ сохранения квантового состояния
Учёные из Еврейского университета в Иерусалиме сделали важный шаг к улучшению стабильности квантовых компьютеров, предложив инновационный способ сохранения квантового состояния.
Их исследование, недавно опубликованное в журнале Physical Review Letters, может серьёзно повлиять на развитие квантовых технологий, где проблема декогеренции до сих пор была главным препятствием.
Квантовый компьютер работает с кубитами — элементами памяти, основанными на свойствах субатомных частиц, в частности, на спинах электронов. Чтобы квантовая информация не терялась, эти спины должны оставаться когерентными, то есть двигаться согласованно.
Однако даже мельчайшие внешние воздействия — тепло, шум, вибрации — способны нарушить эту тонкую синхронизацию. В результате происходит декогеренция, из-за которой теряется квантовое состояние, и система утрачивает свою вычислительную мощь.
До сих пор учёные прибегали к дорогостоящим и сложным мерам, чтобы отсечь внешнее влияние: охлаждение до температур, близких к абсолютному нулю, использование сверхвысокого вакуума и мощной магнитной изоляции. Всё это затрудняет массовое внедрение квантовых компьютеров.
Израильские исследователи предложили неожиданный и эффективный альтернативный путь. Они обнаружили, что слабые магнитные поля способны значительно замедлить процесс декогеренции. В отличие от традиционного подхода, эта методика не требует экстремальных условий и позволяет дольше сохранять квантовое состояние без необходимости в сверхдорогом оборудовании.
Один из авторов исследования, Марк Дикопольцев, отметил:
"Магнитные поля могут активно подавлять разрушительные процессы, давая нам мощный инструмент для сохранения спиновой когерентности"
Команда учёных экспериментально доказала, что при использовании слабых магнитных полей скорость утраты когерентности уменьшается на порядок. Это открытие даёт мощный толчок как к фундаментальному пониманию спиновой физики, так и к практическим применениям.
Полученные результаты могут быть использованы при разработке более стабильных квантовых систем, включая квантовую память, атомные часы и сверхточные датчики. Повышенная устойчивость кубитов к внешним воздействиям означает, что в будущем мы сможем создавать более надёжные квантовые устройства — и, возможно, приблизимся к появлению полноценных квантовых компьютеров, способных выполнять задачи, недостижимые для современных машин.
cursorinfo.co.il
«Есть жизнь после Нобеля»
95-летний Эрик Кандел сегодня успешно работает на научном поприще
95-летний Эрик Кандел сегодня успешно работает на научном поприще.
Будущий лауреат Нобелевской премии по физиологии родился 7 ноября 1929 года в Вене. Его родители, ашкеназские евреи, выросли на восточной окраине Австро-Венгерской империи. Перед Великой войной Герман Кандель и Шарлотта Зиммельс, восторженные подростки, перебрались в столицу. Высокая культура, Моцарт, опера, кофе по-венски…
Империя рухнула в мировой бойне, чуть не похоронив под обломками Германа: он дрался на фронте! Однако эти двое сумели выжить в эпохальной буре, встретиться и создать семью. В год рождения сына герр Кандель открыл… Булочную? Кондитерскую? Пивную? Нет! Магазин игрушек! Могло ли случиться что-то волшебнее в жизни ребенка? Эрик с раннего детства понимал, как ему повезло: не он владелец всех этих прелестных вещиц на полках и витрине, но он может каждый день видеть их, касаться пальцами — аккуратно! Иногда играть.
Одно из сильнейших воспоминаний — девятый день рождения. Ему подарили машинку с проводным управлением. Как он радовался, выписывая вензеля по всей квартире… Вместе с ним радовались родители и старший брат. Все забыли, что полтора года, как произошел аншлюс!
«Входят двое. Сообщают, что они из полиции нацистов, и приказывают нам собрать какие-нибудь вещи и покинуть квартиру», — вспоминал Кандел.
У семьи Кандель отберут ценности и магазин. Отца спасет лишь статус фронтовика.
Неизвестно, сколько было уплачено, кому и откуда взялись средства, но Герман сделал так, что следующий день рождения Эрика вся семья встречала с родичами в Бруклине!
Власть фашистов оставила неизгладимый след: «Бедность, унижение и страх, испытанные мной в тот последний год в Вене, сделали его определяющим периодом моей жизни».
В США Эрик окончит еврейскую школу, он будет прекрасно знать иврит, изменит фамилию на более «американскую», убрав мягкий знак. После года метаний (юноша хотел быть историком, психоаналитиком) он поступит в медицинский колледж. В тот год была открыта структура ДНК, и Эрик Кандел понял: грядет настоящая революция в науке о человеке. В итоге он избрал своей стезей научную деятельность на стыке микробиологии и психологии. Мечта Эрика — раскрыть тайны памяти:
«Память всегда вызывала у меня восторженный интерес. Только подумайте: вы можете, когда захотите, вспомнить первый день в школе, первое свидание, первую любовь».
Сразу после окончания колледжа Эрик женился на девушке, ставшей ему родственной душой и надежным тылом во всех научных баталиях. Дениз тоже испытала на себе ужасы Холокоста. Родители укрыли ее в католическом монастыре и до конца войны боялись: вдруг за ребенком придут.
Стажировку Кандел проходил в лаборатории Колумбийского университета у одного из выдающихся американских неврологов, Гарри Грундфеста. Тут он научился ставить задачи, готовить эксперименты и подытоживать их результаты. Затем три года трудов под началом Уэйда Маршалла, создавшего одну из первых карт головного мозга. Там-то и родился замысел — использовать брюхоногого моллюска аплизию, известного как морской заяц, для экспериментов с нервными клетками. Нервная система аплизии — всего-навсего 20000 клеток, да таких крупных, что их видно невооруженным глазом. К тому же они окрашены в разные цвета и хорошо различаются визуально!
Эрик исследовал клетки, отвечавшие за краткосрочную и долгосрочную память. Оказалось, что при определенных воздействиях нейроны создают новые связи и синтезируют новые белки!
Свои первые результаты Кандел опубликовал в 1965 году.
Ученый прошел весь путь от лаборанта до руководителя лаборатории и, сделав виток по спирали, вернулся в 1974 году признанным корифеем нейробиологии в Колумбийский университет, продолжая отгадывать все новые загадки памяти.
«Воспоминания освобождают нас от ограничений, накладываемых временем и пространством, и позволяют свободно двигаться по совершенно другим измерениям», — писал он.
Начиная с 1983 года на исследователя буквально посыпались премии и награды — настолько важны и необходимы для практической медицины и науки оказались его ежедневные встречи с моллюсками и лабораторными мышами. Чего только не вручали: премию Лешли за нейробиологию, премии Ласкера, Гайднера, Национальную научную медаль США…
Нобелевский комитет спохватился в 2000-м, и Кандел стал лауреатом премии по физиологии и медицине «За открытия, касающиеся передачи сигналов в нервной системе».
Несмотря на солидный возраст — 95 лет! — лауреат не почивает на лаврах. Кандел руководит исследованиями, читает лекции и пишет книги. Одну из последних он назвал с неподражаемым юмором: «Есть жизнь после Нобеля»!