Квантовые материалы представляют собой класс веществ, в которых квантовые явления проявляются на макроскопическом уровне. К числу хорошо известных примеров относятся квантовые жидкости (3He, 4He), а также сверхпроводники и магниты. Более сложные примеры составляют топологически весьма нетривиальные материалы, среди них можно выделить топологические изоляторы (TI), Вейлевские (WSM) и Дираковские (DSM) полуметаллы. Даже “обычные” материалы, например, слоистые полуметаллы или двумерные слои электронов на границе полупроводников, при усилении квантовых корреляций между электронами демонстрируют принципиально новые свойства, не характерные для классических материалов. Физика топологически нетривиальных квантовых материалов является одним из наиболее активно развивающихся направлений в современной квантовой “революции”. В центре внимания – “топологически защищенные” квантовые состояния электронов, которые свободно распространяются по поверхности или краям материала и обладают спином, жестко связанным с направлением импульса.
Иллюстрация: T. M. Graham et al. / Nature. Физики создали систему из нейтральных атомов, способную генерировать запутанные состояния и выполнять квантовые алгоритмы. В отличие от всех предыдущих систем, новый вычислитель демонстрирует нам повышенную стабильность и масштабируемость благодаря использованию долгоживущих атомов в качестве кубитов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature. Сложность масштабирования квантовых вычислителей заключается не только в создании стабильных и точных кубитов, но также в выполнении над ними операций с высокой точностью. В гейтовой модели квантовые вентили отвечают за точность операций, однако сделать их идеальными достаточно сложно. По этой причине увеличение числа кубитов требует применения методов коррекции ошибок. Ранее ученым удавалось реализовать одно- и двухкубитные вентили в системе нейтральных атомов, а также эффективно позиционировать атомы в двумерные массивы и проводить их измерения.
