Создана методика разработки структур, долго хранящих квантовые состояния

МОСКВА, 2 апреля. /ТАСС/. Российские физики использовали систему искусственного интеллекта для разработки подхода, позволяющего создавать структуры из атомов, которые способны очень длительное время хранить в себе квантовые состояния, что позволяет использовать их для надежного хранения информации. Об этом сообщили в пресс-службе Университета ИТМО.

"Физикам из ИТМО удалось с помощью небольшой оптимизации геометрии получить структуры, которые хранят в себе квантовое состояние в десятки и сотни раз дольше, чем это делают произвольно расположенные атомы. Для этого они применили эволюционные алгоритмы, один из подвидов систем искусственного интеллекта, и создали программу, которая подбирает подходящие параметры систем", - говорится в сообщении.

Это открытие было совершено группой российских физиков под руководством доцента Университета ИТМО (Санкт-Петербург) Михаила Петрова при изучении того, как протекают взаимодействия между частицами света и произвольно расположенными группами атомов. Подобные наборы частиц физики часто используют для хранения квантовых состояний в вычислительных устройствах и других квантовых приборах.

Главным препятствием для этого является то, что наборы атомов не могут хранить в себе эти данные бесконечно долго из-за того, что они эпизодически спонтанно испускают поглощенные частицы света, при помощи которых переносится записанная информация. Вероятность этого можно снизить, если расположить атомы в пространстве определенным образом, снижающим шансы на спонтанное излучение фотонов.

Российским ученым удалось подобрать оптимальное расположение атомов в подобной структуре при помощи метода машинного обучения, построенного на базе эволюционных алгоритмов. Он особым образом менял расположение атомов в системе хранения квантовых состояний с учетом того, как взаимодействуют друг с другом эти частицы и на каком расстоянии друг от друга они находятся, и отбирал для дальнейших модификаций те варианты, которые были менее всего склонны к спонтанному излучению частиц света.

Эти расчеты показали, что время хранения информации, переносимой одиночными фотонами, можно увеличить на несколько порядков путем внесения небольших изменений в число и расположение атомов в ячейках квантовой памяти. Схожим образом можно также подобрать оптимальное расположение атомов для хранения двуфотонных состояний, что повысит плотность записи информации и позволит использовать подобные конструкции в области квантовых коммуникаций, подытожили исследователи.