В основе решения – искусственный интеллект. В перспективе результаты исследования помогут в создании квантовых компьютеров. Чтобы решать сложные вычислительные задачи (например, шифровать информацию с помощью квантовой криптографии), ученые работают над созданием квантовых симуляторов (компьютеров). В отличие от обычного, такое устройство использует не биты (работают с двумя состояниями: 0 и 1), а кубиты (могут работать с большим количеством состояний). Считается, что благодаря этому квантовые компьютеры смогут обрабатывать все состояния одновременно и выдавать решения быстрее, чем обычные ПК.
Одно из главных технических препятствий, с которым столкнулись исследователи на пути разработки квантового компьютера, – спонтанное излучение, когда записанная в системе единица информации (кубит) может разрушиться в любой момент времени, излучившись в окружающее пространство. Это явление зачастую ограничивает время жизни квантовых состояний и, по сути, делает запись данных в квантовых системах невозможной. Для подавления спонтанного излучения обычно используются большие атомные структуры (из десятков или сотен атомов). Ранее ученые уже находили оптимальные двумерные атомные решетки, способные поддерживать максимально долгоживущие состояния, но каким должен быть оптимальный дизайн структур из произвольно расположенных частиц, оставалось неизвестным.
На этот раз физикам из ИТМО удалось с помощью небольшой оптимизации геометрии получить структуры, которые сохраняют квантовое состояние в десятки и сотни раз дольше. Для этого они применили эволюционные алгоритмы (направление в искусственном интеллекте, которое моделирует процессы естественного отбора) и создали программу, предсказывающую подходящие параметры систем. В отличие от многих других работ, где атомные структуры имели наперед заданную геометрию, в данной работе искусственный интеллект сам находил нужные расположения атомов.
Новое решение определяет геометрию молекул из ультрахолодных атомов. По сути, ученые написали инструкцию сборки долговечных квантовых систем для записи и хранения информации. Предсказанные с помощью искусственного интеллекта структуры можно использовать для создания алгоритмов квантовой памяти.
Авторы рассматривали два изменяющихся параметра: количество атомов и минимальное разрешенное расстояние между ними. С помощью алгоритма они определили оптимальное геометрическое расположение частиц для различных межатомных расстояний: одномерные цепочки, фрагменты треугольных и квадратных решеток. Все эти конфигурации способны поддерживать неизлучающие, а значит, и долгоживущие квантовые состояния.
«Есть два пути развития этой работы. Если сейчас мы рассчитывали параметры структур для однофотонных состояний, то дальше будем искать то же самое для двуфотонных запутанных состояний: в них можно записать в два раза больше данных, а также применять их в квантовой коммуникации для передачи информации. Кроме того, мы бы хотели улучшить наш алгоритм, чтобы можно было считать системы из большего числа атомов», – рассказал один из авторов работы, аспирант Нового физтеха Илья Волков.
Результаты работы позволят экспериментаторам увеличить время записи квантовых состояний – это откроет новые возможности для работы с ними, в том числе поможет в создании квантовых компьютеров.
Источник: https://scientificrussia.ru/articles/v-itmo-pridumali-kak-uvelicit-vrema-zizni-kvantovyh-sostoanij
Госкорпорация Ростех представила характеристики нового робота-пожарного
Холдинг «Высокоточные комплексы» Госкорпорации Ростех представил характеристики нового робота-пожарного Ант-1000ПМ. Эта машина способна бороться с огнём в сложных условиях, таких как сильное задымление и высокие температуры. 31.05.2024 114 0 0В Москве три компании начнут доставлять грузы беспилотниками
Правительство Российской Федерации ввело на три года экспериментальный правовой режим для использования беспилотных авиационных систем (БАС) в Москве. Беспилотники будут использоваться для доставки грузов в индустриальном парке «Руднево», с допустимой высотой полёта до 800 метров. 31.05.2024 118 0 0Исследователи обнаружили простой метод значительного снижения стоимости криогенного охлаждения, что окажет серьёзное влияние на развитие науки и техники
На протяжении примерно полувека для охлаждения до сверхнизких температур применяется так называемый пульсационный трубчатый охладитель. По данным американских учёных, его можно легко модернизировать, что позволит значительно сэкономить на охлаждении. В мировом масштабе ежегодная экономия составит 30 миллионов долларов, 27 МВт электроэнергии и 5000 олимпийских бассейнов воды. Всё, что требуется для этого, — установить в систему охлаждения один регулирующий клапан. 31.05.2024 108 0 0В реестре Минпромторга появилась микросхема энергонезависимой памяти
Ситуация с отечественными микросхемами памяти в России, мягко говоря, сложная. Тем интереснее информация о включении в реестр российской продукции Минпромторга микросхемы энергонезависимой памяти GS Group GSN2517Y NOR FLASH в корпусе SOP8. 31.05.2024 108 0 0