Badania w tej sprawie przeprowadzili przedstawiciele Uniwersytetu Technicznego w Delft. Ich wyniki zaprezentowali niedawno na łamach Nature Nanotechnology. Dążąc do stworzenia rekordowo rozległego układu złożonego z kropek kwantowych, z definiowaną bramką, wykorzystali coś, co można porównać do szachownicy. Zaliczone postępy mogą znaleźć odzwierciedlenie między innymi w praktycznym wykorzystaniu technologii kwantowych.
Czytaj też: Tak wyglądają splątane fotony. Ten symbol przyspieszy komputery kwantowe
Warto w ogóle wyjaśnić, czym są kropki kwantowe. Te naprawdę miniaturowych rozmiarów kryształy są wykorzystywane między innymi do przechowywania kubitów, które odgrywają z kolei kluczową rolę w funkcjonowaniu komputerów kwantowych. Taka technologia jest jednak stosunkowo ograniczona, ponieważ kubity potrzebują własnych linii adresujących oraz elektroniki sterującej. To zgoła odmienna sytuacja niż w przypadku zwykłych komputerów, gdzie miliardy tranzystorów mogą być obsługiwane przez kilka tysięcy linii.
Dążąc do osiągnięcia podobnej wydajności w układach kwantowych, naukowcy z Holandii zainspirowali się szachownicami. Tak jak w ich przypadku lokalizacje figur są określane za pomocą kombinacji liter (A do H) i cyfr (1 do 8), tak kropki kwantowe można opisywać za pośrednictwem kombinacji linii poziomych i pionowych. W taki właśnie sposób powstał układ 16 kropek kwantowych rozmieszczonych w konfiguracji 4×4.
Układ kwantowy złożony z tzw. kropek kwantowych zawiera 16 takowych ułożonych w konfiguracji 4 na 4
W praktyce oznacza to możliwość sterowania milionami kubitów przy pomocy tysięcy linii, co byłoby gigantycznym skokiem względem obecnej sytuacji. Być może nie będzie to jeszcze poziom klasycznych układów komputerowych, lecz z pewnością moglibyśmy mówić o sporym postępie. Takowy przełożyłby się na skalowanie liczby kubitów i zwiększenie liczby możliwości z zakresu praktycznego wykorzystania komputerów kwantowych.
Czytaj też: Fale na Ziemi zachowują się w zadziwiający sposób. Fizyka kwantowa nareszcie dostarczyła wyjaśnień
Co istotne, mówimy o kontroli z bardzo wysoką skutecznością, wynoszącą według członków zespołu badawczego 99,992%. Jest to rekordowa wydajność w odniesieniu do układu kropek kwantowych, a ryzyko błędu jest niższe niż 1 na 10 000. Poza wykorzystaniem wspomnianej, nowatorskiej metody, nie bez znaczenie pozostaje też użycie germanu. W ramach osobnego eksperymentu badacze przeprowadzili podstawowe symulacje rezonansowych wiązań walencyjnych. Jego skala nie była jeszcze zbyt imponująca, ale przy jej odpowiednim zwiększeniu mówi się o perspektywie uzyskania odpowiedzi na kluczowe pytania dotyczące fizyki. Jeśli to nastąpi, będziemy mogli wreszcie mówić o wykazaniu realnych możliwości komputerów kwantowych. Te, jak na razie, są “mocne” głównie na papierze. Kiedy natomiast przychodzi pora na wykazanie faktycznego potencjału całej technologii, to sprawy nieco się komplikują.
