Wierność obliczeń kwantowych na nieosiągalnym wcześniej poziomie
Najnowsze doniesienia dotyczą przełomu osiągniętego przez badaczy współpracujących z IBM. Udało im się uzyskać rekordowo długi czas wykonywania obliczeń kwantowych przy bardzo wysokiej dokładności. W praktyce oznacza to, iż komputer kwantowy był w stanie prowadzić poprawne obliczenia przez dłuższy czas niż kiedykolwiek wcześniej: około 55 mikrosekund, co w tej dziedzinie stanowi istotny postęp.
Czytaj też: Przejścia między stanami kwantowymi zachodzą zgoła inaczej od dotychczasowych teorii
Choć liczba ta może wydawać się niewielka, w świecie fizyki kwantowej ma ogromne znaczenie. Komputery kwantowe są bowiem niezwykle wrażliwe na zakłócenia pochodzące z otoczenia, które powodują błędy i szybkie rozpadanie się stanów kwantowych. Utrzymanie stabilności przez dłuższy czas to jeden z największych problemów tej technologii – a zarazem klucz do jej praktycznego wykorzystania.
Badanie, na którym opiera się to osiągnięcie, dotyczy tzw. kubitów logicznych, a więc bardziej zaawansowanej formy podstawowych jednostek informacji kwantowej. W przeciwieństwie do zwykłych kubitów, są one lepiej zabezpieczone przed błędami dzięki specjalnym metodom korekcji. To właśnie rozwój takich struktur jest fundamentem budowy w pełni funkcjonalnych komputerów kwantowych.
Co możemy z tym zrobić w praktyce?
Równolegle inne zespoły badawcze pracują nad zwiększaniem dokładności operacji kwantowych. W ostatnich miesiącach pojawiły się wyniki pokazujące rekordowe poziomy wierności dla pojedynczych operacji na kubitach, sięgające niemal idealnej precyzji. Takie osiągnięcia pokazują, że problem błędów, czyli największa bariera w tej dziedzinie, zaczyna być stopniowo opanowywany.
IBM i inne firmy konsekwentnie rozwijają swoje procesory, zwiększając liczbę kubitów oraz ich stabilność. Planowane są systemy liczące tysiące kubitów, a w perspektywie kilku lat – komputery zdolne do wykonywania obliczeń niemożliwych dla klasycznych maszyn. Eksperci podkreślają, że choć do kwantowej przewagi – a więc momentu, w którym komputery kwantowe wyraźnie przewyższą klasyczne – wciąż sporo brakuje, to obecne postępy są kluczowe. Każde wydłużenie czasu stabilnych obliczeń i każda poprawa dokładności przybliża moment, w którym technologia ta stanie się użyteczna w praktyce.
Czytaj też: Brakujące ogniwo komputerów kwantowych. Fizycy na tropie długo poszukiwanego stopu
Tylko czy to będzie oznaczało coś więcej, niż suche rekordy? Jak najbardziej. Komputery kwantowe mają potencjał do symulowania złożonych reakcji chemicznych, projektowania nowych leków, optymalizacji systemów finansowych czy modelowania klimatu. Już teraz wykorzystywane są eksperymentalnie do badań nad nowymi materiałami i strukturami molekularnymi, których analiza przekracza możliwości klasycznych komputerów.
Źródło: Quantum Insider, Nature Communications
