израильско-японские ученые приблизились к созданию квантовых компьютеров
Иерусалим, 15 января 2026 г. (TPS-IL) — Прорыв израильско-японских ученых в области квантовых частиц приблизил науку на шаг к надежным квантовым компьютерам. Команда исследователей из израильского Института Вейцмана и Национального института материаловедения Японии обнаружила частицы, способные «запоминать» предыдущие квантовые взаимодействия.
Исследование было сосредоточено на неабелевых анионах — экзотических квантовых частицах, которые появляются в сверхтонких материалах в экстремальных условиях и могут хранить информацию, «запоминая» порядок их перемещения друг вокруг друга, что делает их перспективными строительными блоками для устойчивых к ошибкам квантовых компьютеров.
Исследование, опубликованное в рецензируемом журнале Nature, представило экспериментальные доказательства существования неабелевых анионов в двухслойном графене — материале, состоящем из двух сверхтонких слоев атомов углерода.
«Впервые мы получили экспериментальные доказательства частиц, ведущих себя как неабелевы анионы, — заявил доктор Юваль Ронен, руководитель исследовательской группы. — Это исследование приближает нас к созданию квантовых компьютеров, которые будут отказоустойчивыми и более полезными, чем узкоспециализированные исследовательские эксперименты».
Анионы были впервые предсказаны в 1980-х годах, но наблюдались только более простые «абелевы анионы». Неабелевы анионы более сложны: при перестановке они не только изменяют квантовое свойство, называемое волновой функцией, но и меняют ее форму, что кодирует память о предыдущих действиях.
квантовые компьютеры используют кубиты, которые могут одновременно находиться в нескольких состояниях. Это дает им потенциал для решения задач, недоступных современным компьютерам. Однако кубиты очень хрупки: малейшие возмущения могут уничтожить хранящуюся в них информацию. Неабелевы анионы могли бы решить эту проблему, поскольку они хранят информацию во всей системе частиц, а не в одной частице, что делает их гораздо менее чувствительными к ошибкам.
«Перестановка неабелевых анионов оставляет след в волновой функции системы, — пояснил Ронен. — Если мы переставим три такие частицы в одном порядке, мы получим результат, отличный от того, если бы мы переставили их в другом порядке. Эта способность запоминать последовательность именно то, что позволяет им хранить информацию».
Для изучения частиц команда направляла их по точным петлевым траекториям в двухслойном графене и измеряла полученные закономерности в электрическом сопротивлении — метод, вдохновленный экспериментом со светом XIX века. Удивительно, но ученые обнаружили, что частицы несли заряд, равный половине заряда электрона, вместо ожидаемой четверти, что предполагает одновременное движение двух неабелевых анионов.
«Нам пока не удалось их разделить, но это важный шаг к прямому наблюдению этих частиц, — сказал доктор Ронен. — Следующая задача — точно увидеть, как каждый порядок обмена частицами создает уникальную сигнатуру. Это приблизит нас к отказоустойчивым квантовым компьютерам».
По словам исследователей, даже для хранения состояния всего 300 кубитов классическому компьютеру потребовалось бы запомнить более 34 квинтиллионов чисел, что демонстрирует исключительный потенциал этих частиц для будущего вычислительной техники.
При полном освоении неабелевы анионы могли бы сделать квантовые компьютеры намного мощнее и надежнее. Они могли бы решать задачи, невозможные для классических компьютеров, от прогнозирования химических реакций для новых лекарств и материалов до улучшения прогнозов погоды. Они также могли бы укрепить кибербезопасность с помощью новых типов шифрования и продвинуть фундаментальную науку, выявив новые квантовые явления.
Связанные темы
