Komputery kwantowe mają potencjał, by zrewolucjonizować informatykę i umożliwić rozwiązanie problemów, z którymi nie radzą sobie najpotężniejsze superkomputery. Wymagają one jednak obecności milionów kubitów, podczas gdy istniejące komputery kwantowe operują zaledwie ich setkami. Z pomocą może przyjść grupowanie i łączenie ich w mikroczipy kwantowe, choć transfer kubitów bywa w nich problematyczny.
Czytaj też: Nie uwierzycie, ile fotonów udało się splątać fizykom. Komputery kwantowe będą wydajniejsze
Klasyczne komputery przechowują i przetwarzają informacje w bitach, reprezentowanych jako jeden lub zero. Komputery kwantowe używają kubitów, które mogą przyjmować wartość “0”, “1” lub żadnej z nich. Jest to możliwe dzięki zjawisku superpozycji. Ta właściwość pozwoli komputerom kwantowym na wykładniczy wzrost mocy w stosunku do klasycznych maszyn. Stany kwantowe są wrażliwe na wszelkie zakłócenia zewnętrzne, które mogą powodować błędy w obliczeniach (tzw. dekoherencja). Im więcej kubitów, tym dekoherencja silniejsza, a to z kolei utrudnia skalowalność układów.
Najszybsza prędkość, jaką kiedykolwiek udało się osiągnąć w warunkach laboratoryjnych, to transfer 180 kubitów przenoszonych na sekundę ze wskaźnikiem sukcesu (wierności układu) ok. 94 proc. Zbliżanie się do poziomu 100 proc. powoduje spadek prędkości. Teraz uczeni z brytyjskiego Uniwersytetu Sussex zademonstrowali rekordowy transfer kubitów między mikroczipami w historii. Szczegóły opisano w Nature Communications.
Komputery kwantowe będą naprawdę potężne
Kluczem była zmiana sposobu łączenia mikroczipów – to ich krawędzie są kluczowe, bo pozwalają na przesyłanie 2424 kubitów na sekundę z poziomem wierności 99,999993 proc.
W pewnym sensie zmieniamy sposób, w jaki skalujemy obliczenia kwantowe, opracowując rozwiązanie tak proste, jak układanie puzzli w domu. To umożliwia zasadniczo wykonywanie dowolnych obliczeń z dowolną liczbą kubitów i tak skomplikowanych, jak chcemy. To fundamentalna zmiana w sposobie, w jaki skalujemy obliczenia kwantowe. prof. Winfried Hensinger, główny autor pracy
Krawędzie mikroczipów mają wbudowane elektrody, które mogą kontrolować pojedyncze atomy. Dzięki ich wyrównaniu w sąsiednich mikroczipach, możliwe są znacznie szybsze i dokładniejsze transfery kubitów. Ten szczegół może zmienić nie tylko nasze postrzeganie możliwości komputerów kwantowych, ale i sposoby ich budowania.
Czytaj też: Nadchodzą jeszcze lepsze komputery kwantowe. To zasługa konkretnego rozwiązania
Wierność ma błąd tak mały, że nie trzeba już go poprawiać, a prędkość jest o cały rząd wielkości wyższa niż w przypadku istniejących maszyn, a przy tym może zostać jeszcze ulepszona. Na tę chwilę uczeni nie widzą jednak takiej potrzeby, bo uzyskane osiągi pozwalają na wszystko, czego od komputerów kwantowych się oczekuje.
