Tyrėjams pavyko perskaityti informaciją, saugomą Majoranos kubituose, kurie yra viena iš topologinių kubitų formų.
Ispanijos nacionalinės mokslinių tyrimų tarybos (CSIC) mokslininkai parodė, kad informaciją, esančią Majoranos kubituose, galima pasiekti naudojant naują metodą – kvantinę talpą (kvantinę kapacitaciją).
„Tai yra itin svarbus žingsnis į priekį,“ – aiškina CSIC tyrėjas, Madrido Medžiagų mokslo instituto (ICMM) mokslininkas Ramónas Aguado, vienas iš tyrimo autorių. „Mūsų darbas yra pionieriškas, nes parodome, kad galime pasiekti Majoranos kubituose saugomą informaciją naudodami naują metodą, vadinamą kvantine talpa,“ – tęsia jis ir paaiškina, jog ši technika „veikia kaip globalus zondas, jautrus bendrai sistemos būsenai.“
Topologiniai kubitai – tarsi saugios dėžutės kvantinei informacijai
Aguado, siekdamas aiškiau pristatyti pasiektą rezultatą, aiškina, kad topologiniai kubitai yra tarsi saugios dėžutės kvantinei informacijai. Tik vietoj to, kad duomenys būtų saugomi konkrečioje vietoje, jie paskirstomi nelokaliai per porą ypatingų būsenų, vadinamų Majoranos nuliniu režimu (Majorana zero modes). Būtent ši savybė daro juos tokiais vertingais kvantiniams kompiuteriams.
„Jie iš prigimties yra atsparūs lokaliems triukšmams, kurie sukelia dekoherenciją, nes norint sugadinti informaciją, trikdis turėtų paveikti sistemą globaliai“, – teigia Aguado. „Tačiau ši pati savybė iki šiol buvo ir jų eksperimentinė Achilo kulno vieta: kaip „skaityti“ ar „aptikti“ savybę, kuri nėra susieta su jokiu konkrečiu tašku?“ – priduria jis.
Matavimo metodas
Mokslininkai, savo tyrimą paskelbę žurnale „Nature“, pristatė matavimo metodą, leidžiantį nuskaityti Majoranos kubitų paritetą naudojant kvantinę talpą. Šis metodas sujungia dvi Majoranos būsenas ir realiuoju laiku leidžia nustatyti jų paritetą, kuris atsiskleidžia kaip atsitiktinis telegrafo tipo perjunginėjimas, trunkantis ilgiau nei milisekundę.
Tuo pačiu metu atliekami krūvio matavimai patvirtina, kad abi pariteto būsenos yra elektriškai neutralios ir lieka neatskiriamos zondams, kurie nesąveikauja tiesiogiai su šiomis būsenomis. Tokiu būdu nustatomas esminis skaitymo žingsnis, būtinas Majoranos kubitų valdymui laiko srityje ir išsprendžiantis ilgai gvildentą eksperimentinį iššūkį.
Sukūrus minimaliąją Kitaevo grandinę ir pritaikius kvantinės talpos zondą, pirmą kartą tapo įmanoma realiuoju laiku ir vienu matavimu atskirti, ar nelokali kvantinė būsena, kurią sudaro dvi Majoranos būsenos, yra lyginio ar nelyginio pariteto – kitaip tariant, ar ji „pilna“, ar „tuščia“. Būtent tai laikoma kubito pagrindu.
„Eksperimentas elegantiškai patvirtina apsaugos principą: vietiniai krūvio matavimai šiai informacijai yra akli, tačiau globalus zondas ją aiškiai atskleidžia“, – sako tyrėjas Gormas Steffensenas, taip pat priklausantis ICMM-CSIC komandai.
Kitas itin svarbus šio eksperimento rezultatas – „atsitiktinių pariteto šuolių“ stebėjimas. Tai leido išmatuoti pariteto koherenciją, viršijančią vieną milisekundę – tai labai perspektyvus rodiklis būsimiems topologinio kubito, pagrįsto Majoranos būsenomis, veikimo ciklams.
