Исследователи из Университета Южной Калифорнии под руководством профессора Аарона Лау представили революционное решение для создания универсальных квантовых компьютеров. Они обнаружили, что ранее игнорируемые частицы, названные «неучтенными» (neglectons), в сочетании с фермионами Майораны, позволяют реализовать полный набор логических операций, необходимых для универсальных квантовых вычислений.
Квантовые компьютеры обладают потенциалом для решения задач, недоступных современным суперкомпьютерам, однако их практическое применение ограничено из-за высокой чувствительности кубитов к внешним воздействиям, что приводит к ошибкам. Топологическое квантовое вычисление, использующее геометрические свойства частиц, таких как фермионы Майораны, является перспективным подходом. Однако фермионы Майораны сами по себе не могут выполнять все необходимые операции для универсального компьютера.
В своем исследовании, опубликованном в Nature Communications, команда Лау продемонстрировала, что добавление всего одной неучтенной частицы в систему фермионов Майораны делает ее универсальной. Эти частицы, ранее считавшиеся математическим шумом из-за их «нулевого квантового следа», теперь признаны недостающим звеном для достижения универсальности в топологических квантовых вычислениях. Ученые разработали методы управления неучтенными частицами для сохранения унитарности — ключевого свойства квантовой механики, обеспечивающего надежность вычислений.
Это открытие открывает новые перспективы для разработки более стабильных и эффективных квантовых компьютеров. Ранее, в феврале 2025 года, шведские ученые продемонстрировали передачу информации с помощью магнитных волновых движений, что привело к созданию эффективных вычислительных систем с низким энергопотреблением. Открытие роли неучтенных частиц является значительным шагом на пути к созданию квантовых компьютеров, способных ускорить решение сложных вычислительных задач.