Лучше, считают Мэтью Нили (Matthew Neeley) и его коллеги из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, которые осуществили успешные эксперименты с пятиуровневыми квантовыми системами, о чем сообщили в журнале "Science" (Vol. 325, No. 5941, P. 722-725, 2009).

Кюдит - это обобщение понятия кюбита (квантового бита) на d-уровневые квантовые системы. В частности, кютрит - обобщение классического трита, способного принимать значения 0, 1, 2 или -1, 0, +1. В последние годы интерес к многоуровневым квантовым системам значительно возрос, так как предполагается, что основанные на них квантовые вычислительные устройства могли бы быть значительно более эффективными при решении определенных задач, в частности, при моделировании управляемым образом динамики других квантовых систем. Понятие впервые "для удобства" ("for convenience") было введено в работе "Запутывание кюдитов" в 2000 г. (Rungta, P., et al. Qudit entanglement // Directions in Quantum Optics. Heidelberg: Springer Berlin, 2001. P. 149-164. ("Lecture Notes in Physics" series, Vol. 561)).

В эксперименте группы М. Нили были использованы алюминиевый сверхпроводящий контур и кремниевый чип на сапфировой подложке, охлажденные до 0,025 К. Сверхпроводящие контуры могут вести себя подобно атомам, имеющим дискретные энергетические уровни, между которыми могут происходить когерентные квантовые осцилляции. Они являются удобным инструментом для изучения квантовых эффектов в макромасштабах. Для управления переходами между разными энергетическими уровнями можно использовать токи, приложенные напряжения и микроволновое излучение. В данном случае использовались фотоны микроволнового диапазона с пятью разными частотами, которые возбуждали пять различных энергетических уровней в сверхпроводящем контуре. Таким образом, ученым удалось продемонстрировать возможность одновременной реализации всех пяти состояний, т.е. кюдита.

Этого, конечно, слишком мало для того, чтобы говорить о перспективах использования пятиуровневых систем для квантовых вычислений. По мнению Джонатана Хоума (Jonathan Home) из Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) в Боулдере, ученым предстоит научиться осуществлять перенос информации между двумя и более кюдитами для осуществления более сложных вычислительных операций.

Сергей САНЬКО