Сьогодні однією з головних проблем квантових обчислення вважається крайня нестабільність кубітів, статки яких руйнуються в лічені мілісекунди. Щоб утримати їх стабільними використовують охолодження до кріогенних температур, але повністю проблеми це не вирішує. Врятувати ситуацію може новий стан матерії, впевнені вчені з Массачусетського технологічного інституту, і провели успішний досвід для демонстрації рішення.
Згідно з запропонованою 1958 року американським фізиком Полом Вільямом Андерсоном (Poul William Anderson) теорією, в сильно неупорядкованих квантових системах може виникати локалізація безлічі тіл (MBL), наприклад, угруповання електронів або атомів, головна властивість яких - це нерозповсюдження енергії вов
Такі групи і матерія в цілому перестають підкорятися законам термодинаміки, згідно з якими матерія повинна прийти в теплову рівновагу з навколишнім середовищем. Інакше кажучи, локальні групи не взаємодіють ні з чим і залишаються в нерівновагому стані умовно нескінченно. Це ідеальне рішення для кубітів, але з фізичним підтвердженням таких явищ були проблеми.
Оскільки теплова енергія, як і інші види енергії поширюється хвилями, було запропоновано створити систему пасток для хвиль, не дозволяючи їм поширюватися далі зон локалізації. Такий досвід був виконаний для оптичних решіток з системою лазерів, але реалізація явища MBL в твердих тілах залишалася недоведеною. Але сьогодні все змінилося. Дослідники Массачусетського технологічного інституту виявили ознаки MBL у «твердотельній» системі, що складається з напівпровідників.
Вчені створили багатошарову структуру з 600 шарів напівпровідників, де кожен шар був товщиною 3 нм, щоб тепло поширювалося тільки в одній площині і його можна було б легко детектувати. У структурі чергувалися шари арсеніда алюмінію і арсеніда галію. Між шарами для створення хаосу - імітації сильно неупорядкованої квантової системи - було розкидано безліч 2-нм наноточок з арсеніда ербію. Для дослідів було створено три структури: без наноточок, з 8% наноточок в кожному шарі і з 25% наноточок в кожному шарі. Тим самим вчені зробили твердотільну надрешітку, між вузлами якої сподівалися отримати ефект «заморожування» теплових хвиль.
Під час експерименту осередки локалізації безлічі тіл, теплова енергія яких перевищувала теплову енергію навколишнього середовища і не перетікала зовні, шукали за допомогою рентгенівського випромінювання. І такі осередки були виявлені. У матеріалі дійсно були області, які залишалися в нерівноважному стані і не реагували на температуру зовнішнього середовища. Подальша робота в цьому напрямку може допомогти у створенні квантових обчислювачів з дуже і дуже стійкими кубітами, що зробить квантові комп'ютери простішими і надійнішими.
