Zbulimi i fizikës mund të çojë në kompjuter kuantikë të rinj dhe më efikas

Një ekip shkencëtarësh nga Instituti Max Planck i Optikës Kuantike demonstruan së fundmi një eksperiment rekord që mund të kthejë në kokë industrinë e informatikës kuantike.

Një nga sfidat më të mëdha me të cilat përballen studiuesit e STEM sot është vështirësia e ndërtimit të një kompjuteri kuantik të qëndrueshëm dhe tolerant ndaj gabimeve.

Në thelb, fizikantët modernë po vrapojnë përpara dhe me radhë midis përpjekjeve për të shkallëzuar kompjuterët kuantikë në madhësi funksionale dhe përpjekjes për të shuar të gjitha gabimet e zhurmshme ndërsa sistemet rriten.

Kur bëhet fjalë për kubitët, ekuivalenti kuantik i biteve të kompjuterit, më i madhi është zakonisht më i mirë. Por është gjithashtu shumë më e zhurmshme.

Arsyeja kryesore për këtë është se është tepër e vështirë të prodhohen kubit në mënyrë të besueshme pa u mbështetur në gjendje të rastësishme – kjo quhet metoda probabiliste për gjenerimin e kubitëve.

Në thelb, shkencëtarët thjesht i thyejnë gjërat përreth derisa të dalë rezultati i dëshiruar.

Studiuesit në Institutin Max Planck për Optikë Kuantike morën një rrugë tjetër.

Llogaritja kuantike mbështetet në ndërthurje, kjo është kur dy ose më shumë objekte përgatiten në mënyrë të tillë që çdo gjë që i ndodh njërit të ndikojë tek tjetra me mospërfillje totale të distancës.

Në mënyrë tipike, fotonet (njësi individuale të dritës) janë të ngatërruara brenda një lloji të veçantë kristali. Kjo rezulton në një lloj ngatërrese që është relativisht e paparashikueshme. Shkencëtarët luftojnë për të gjeneruar kubit në mënyrë efektive duke përdorur këtë metodë sepse është probabiliste.

Ekipi Max Planck hoqi dhomën e krijimit të kristalit dhe në vend të kësaj e ktheu një atom të vetëm në një gjenerator të ngatërruar foton.

Studiuesit gjeneruan deri në 14 fotone të ngatërruar në një rezonator optik, të cilët mund të përgatiten në gjendje specifike fizike kuantike në një mënyrë të synuar dhe shumë efikase. Metoda e re mund të lehtësojë ndërtimin e kompjuterëve kuantikë të fuqishëm dhe të fuqishëm dhe të shërbejë për transmetimin e sigurt të të dhënave në të ardhmen.

Ekipi arriti të mposhtë rekordin e mëparshëm të 12 fotoneve të ngatërruar duke përdorur këtë metodë dhe ata arritën nivelet e gjenerimit prej afër 50%.

Me fjalë të tjera, ata ishin në gjendje të gjeneronin fotone të ngatërruar të qëndrueshëm pothuajse gjysmën e kohës. Kjo i lejoi ata të kryenin matje më të gjata dhe më të sakta në vetë fotonet.

Ky mund të përfaqësojë shumë mirë një “moment eureka” në të njëjtin nivel me zbulimin e fundit të Google të kristaleve të kohës.

Sipas studiuesve, kjo teknikë për gjenerimin e kubitëve të qëndrueshëm mund të ketë implikime masive për të gjithë fushën e llogaritjes kuantike, por veçanërisht për shkallëzueshmërinë dhe reduktimin e zhurmës:

Në këtë fazë, sistemi ynë përballet kryesisht me kufizime teknike, të tilla si humbje optike, bashkëpunim të kufizuar dhe impulse Raman të papërsosur. Edhe përmirësimet modeste në këto aspekte do të na vendosnin pranë kufijve të tolerancës së humbjeve dhe gabimeve për korrigjimin e gabimeve kuantike.

Do të duhet pak kohë për të parë se sa mirë përkthehet ky brez eksperimental i kubitëve në një pajisje llogaritëse aktuale, por ka shumë arsye për të qenë optimistë.

Ka shumë metoda të ndryshme me të cilat mund të bëhen kubit, dhe secila i jep arkitekturës së saj unike të makinës. E mira këtu është se shkencëtarët ishin në gjendje të gjeneronin rezultatet e tyre me një atom të vetëm.

Kjo tregon se teknika do të ishte e dobishme jashtë kompjuterit. Nëse, për shembull, mund të zhvillohet në një sistem me dy atome, mund të çojë në një metodë të re për komunikim të sigurt kuantik.