Zespół z Uniwersytetu Oksfordzkiego osiągnął bezprecedensowo niski współczynnik błędów wynoszący zaledwie 0,000015%, co oznacza mniej niż jeden błąd na 6,7 miliona operacji logicznych na kubitach. Dla porównania, prawdopodobieństwo wystąpienia błędu jest teraz mniejsze niż szansa, że dany człowiek zostanie uderzony piorunem w ciągu roku (1,2 mln). Wyniki, które w najbliższym czasie zostaną opublikowane w periodyku Physical Review Letters, stanowią ogromny postęp względem poprzedniego rekordu ustanowionego — o ironio! – przez ten sam zespół prawie dekadę temu. Teraz mówimy o poprawie precyzji o cały rząd wielkości.
Kontrola kubitów z tak niespotykaną dokładnością jest ekstremalnie ważna. Komputery kwantowe nie zrewolucjonizują technologii, niezależnie od tego jak szybko będą wykonywać obliczenia, jeżeli będą często popełniać błędy. Jeżeli weźmiemy pod uwagę fakt, że komputery kwantowe wykonują miliony operacji na wielu kubitach, by realizować skomplikowane obliczenia, to aby ostateczny wynik był prawidłowy, tendencja do popełniania pomyłek musi być na ekstremalnie niskim poziomie. Zbyt wysoki współczynnik błędów sprawia, że wyniki stają się niewiarygodne.
Czytaj także: To się nazywa osiągnięcie. Nowy komputer kwantowy z gigantycznym rekordem
Oczywiście naukowcy zdają sobie z tego doskonale sprawę. Dotychczasowe metody korekcji błędów wymagają jednak znacznej liczby dodatkowych kubitów, co zwiększa złożoność i koszty budowy komputerów kwantowych. Jeżeli jednak uda się znacząco obniżyć współczynnik błędów, naukowcy będą potrzebowali mniej dodatkowych kubitów do korekcji błędów, a tym samym komputery będzie można odchudzić. Będą one wtedy mniejsze, tańsze i wydajniejsze, czyli dokładnie takie, jakich chcemy.
Sukces naukowców z Oksfordu jest efektem innowacyjnego podejścia do sterowania stanami kwantowymi jonów wapnia, które służą w tym przypadku za kubity.
Jony te charakteryzują się naturalną stabilnością i długimi czasami koherencji, co czyni je idealnym nośnikiem informacji kwantowej. Mało tego, do manipulowania nimi naukowcy zastosowali elektroniczne sygnały mikrofalowe, zamiast tradycyjnie stosowanych do tego laserów. To ogromny plus, bowiem metoda ta zapewni znacznie wyższą stabilność, niższe koszty i łatwiejszą integrację z pułapkami jonowymi. Jeżeli dodamy do tego fakt, że cały eksperyment prowadzono w temperaturze pokojowej i bez żadnej ochrony przed polem magnetycznym, mamy obraz tego, jak funkcjonalny i wszechstronny jest to system.
Czytaj także: Procesor kwantowy bije wszelkie rekordy. A to dopiero prototyp
Warto tutaj wspomnieć, że dotychczasowy rekord precyzji z 2014 roku także należał do tego samego zespołu naukowców. Wtedy jednak współczynnik błędów wynosił jeden na milion, a więc mamy teraz do czynienia z komputerem niemal rząd wielkości precyzyjniejszym.
Mimo tak optymistycznych wieści warto podkreślić, że do rewolucji jeszcze nam trochę brakuje. Pełne działanie komputerów kwantowych wymaga także niezawodnych bramek dwukubitowych, które obecnie mają znacznie wyższe współczynniki błędów — około jednego na 2000 operacji. Jak na razie udało się dopracować bramki jednokubitowe, teraz trzeba zająć się tymi, które składają się z dwóch kubitów. Dopiero na tym etapie będzie można tworzyć w pełni funkcjonalne, odporne na błędy komputery kwantowe.