Nowa era stabilnych komputerów kwantowych
Wizja komputera kwantowego, którego pamięć nie ulega degradacji w ciągu ułamków sekundy, jest o krok bliżej realizacji. Zespół naukowców z Hiszpanii dokonał przełomowego odkrycia, które może zrewolucjonizować sposób projektowania kwantowych systemów pamięci. Po raz pierwszy w historii udało się odczytać dane przechowywane w egzotycznych kubitach Majorany, wykorzystując do tego zupełnie nową metodę pomiarową.
Czym są kubity Majorany i dlaczego są tak ważne?
Kubity Majorany należą do szczególnej kategorii tzw. kubitów topologicznych. W przeciwieństwie do konwencjonalnych kubitów, które są niezwykle podatne na zakłócenia zewnętrzne i tracą swoje właściwości w ciągu mikrosekund, kubity topologiczne teoretycznie mogą zachowywać stabilność przez znacznie dłuższy czas. Ich nazwa pochodzi od przewidzianych w 1937 roku przez Ettore Majoranę cząstek, które są swoimi własnymi antycząstkami.
„Problem z kubitami topologicznymi, do których należą kubity Majorany, polegał dotychczas na niezwykłej trudności odczytu przechowywanych w nich informacji bez jednoczesnego ich niszczenia” – wyjaśniają badacze.
Innowacyjna metoda pomiarowa
Hiszpański zespół opracował nowatorską technikę, która pozwala na „zaglądanie” do stanu kubitu Majorany bez konieczności jego destrukcji. Metoda ta opiera się na precyzyjnych pomiarach interferencji kwantowej, które ujawniają informację o stanie kubitu, pozostawiając go nienaruszonym. To kluczowe osiągnięcie, ponieważ dotychczas próby odczytu takich kubitów kończyły się ich dekoherencją – utratą kwantowych właściwości.
Implikacje dla przyszłości komputerów kwantowych
Możliwość stabilnego przechowywania i odczytu informacji kwantowej to jeden z największych wyzwań stojących przed tą technologią. Komputery kwantowe, które mogłyby działać przez dłuższy czas bez utraty danych, otworzyłyby drzwi do:
- Skuteczniejszego modelowania złożonych cząsteczek chemicznych
- Przełomów w kryptografii i cyberbezpieczeństwie
- Rozwiązywania optymalizacyjnych problemów logistycznych i finansowych
- Symulacji procesów fizycznych niedostępnych dla klasycznych komputerów
Choć badania są jeszcze w fazie laboratoryjnej, udowodniły one, że koncepcja stabilnych, topologicznych kubitów nie jest jedynie teoretyczną mrzonką. „To pokazuje, że możemy myśleć o komputerach kwantowych nie jako o ultraszybkich, ale bardzo nietrwałych maszynach, ale jako o stabilnych systemach przetwarzających informację” – komentuje jeden z członków zespołu badawczego.
Wyzwania i dalsze kierunki badań
Pomimo sukcesu, przed naukowcami wciąż stoi wiele wyzwań. Kluczowym będzie teraz skalowanie technologii – przejście od pojedynczych kubitów do ich złożonych układów, które mogłyby realizować prawdziwe obliczenia kwantowe. Kolejnym krokiem będzie również praca nad integracją kubitów Majorany z istniejącą infrastrukturą kontrolno-pomiarową komputerów kwantowych.
Osiągnięcie hiszpańskich naukowców stanowi kamień milowy na drodze do praktycznych komputerów kwantowych. Pokazuje, że rozwiązania uważane dotąd za czysto teoretyczne mogą znaleźć zastosowanie w rzeczywistych systemach, co daje nadzieję na szybsze niż przewidywano upowszechnienie tej przełomowej technologii.
Foto: www.pexels.com
Leave a Reply