Квантовые компьютеры придется размещать в подземелье Иначе вычислениям помешают космические лучи

Квантовым вычислениям могут помешать космические лучи — даже небольшой уровень излучения способен снизить их производительность. Мощность квантовых вычислений напрямую зависит от целостности кубита — минимальной единицы информации в квантовом компьютере. Если квантовые компьютеры масштабировать и разместить на одном процессоре больше кубитов, то их производительность многократно возрастет.

Для производительности важна и целостность кубита, то есть продолжительность его работы. Дестабилизация кубита называется декогеренцией — именно она в конечном итоге ограничивает время работы квантового компьютера. Производительности кубитов угрожает и низкоуровневое фоновое излучение, которое практически безвредно для людей и исходит от космических лучей, вызывая дестабилизацию в кубитах. Если его влияние не снизить, то производительность кубитов упадет до нескольких миллисекунд, что критически важно для скорости квантовых вычислений.

В рамках исследования ученые из MIT провели эксперимент по отслеживанию воздействия известных уровней излучения на производительность сверхпроводящего кубита, облучив два небольших диска из чистой меди, а затем поместив один из них вместе со сверхпроводящими кубитами в холодильник с температурой примерно в 200 раз ниже космической. Второй диск оставили при комнатной температуре и в обоих случаях проследили, как радиоактивность меди влияет на когерентность кубитов.

В результате была отмечена связь между уровнями излучения и производительностью кубита. В попытках защитить кубиты от излучения исследователи построили стену из свинцовых кирпичей — ее поднимали и опускали на протяжении нескольких недель, а специальный детектор в это время определял целостность кубитов. Экранирование ощутимо улучшило производительность кубитов, но ученые отмечают, что не обязательно закапывать квантовые компьютеры глубоко под землей — возможно, будет вполне достаточно и подвальных помещений.