Naujojo Pietų Velso universiteto (UNSW) mokslininkų sukurtas kubitas vadinamas „aprengtu“ kvantiniu bitu, nes komanda jungė vieną atomą ir elektromagnetinį lauką.
Taip jie sugebėjo išlaikyti kvantinių bitų superpoziciją – egzistavimą dviejose būsenose tuo pat metu – 10 kartų ilgiau, nei anksčiau ir šis papildomas laikas kvantinius skaičiavimus gali padaryti daug stabilesniais.
„Sukūrėme naują kvantinį bitą, kur vieno elektrono sukinys sujungtas su stipriu elektromagnetiniu lauku,“ sako tyrėjas Arne Lauchtas.
„Šis kvantinis bitas yra plačiau panaudojamas ir ilgiau gyvuojantis, nei vien elektronas, ir taip galima sukurti patikimesnius kvantiniu kompiuterius.“
Įprasti kompiuteriai informaciją saugo dvejetainiais bitais, galinčiais įgyti 1 ir 0 reikšmes. Kvantiniai kompiuteriai naudoja kvantinius bitus – kubitus, – galinčius įgyti 1, 0 ar abiejų šių reikšmių superpoziciją tuo pat metu.
Nors dažnai teigiama, kad kvantiniai kompiuteriai nepalyginamai galingesni už dabar naudojamus kompiuterius – jų skaičiavimo sparta šimtus milijonų kartų didesnė – vienas barjerų, neleidžiančių šio potencialo išnaudoti, yra pati superpozicija.
Šis kvantinis bitas yra plačiau panaudojamas ir ilgiau gyvuojantis, nei vien elektronas, ir taip galima sukurti patikimesnius kvantiniu kompiuterius
Būtent dėl superpozicijos kvantiniai kompiuteriai yra tokie patrauklūs, nes gebėjimas informacijai užimti dvi būsenas tuo pačiu metu atveria technologijai praktiškai neįsivaizduojamus skaičiavimo pajėgumus.
Bet ši kvantinių kompiuterių stiprybė yra ir jų Achilo kulnas, nes superpozicija yra labai trapi ir trumpai gyvuojanti, tad mokslininkams labai sunku realizuoti pribloškiamą kvantinių kompiuterių potencialą.
„Didžiausia kvantinių objektų panaudojimo skaičiavimams kliūtis – išsaugoti trapią jų superpoziciją pakankamai ilgai, kad būtų galima atlikti naudingus skaičiavimus,“ paaiškino vienas iš komandos narių, Andrea Morello.
Bet paveikę vieną silicio atomą labai stipriu, nuolat osciliuojančiu mikrobangų ruožo elektromagnetiniu lauku, tyrėjai sugebėjo išsaugoti jo superpoziciją 10 kartų ilgiau, nei įprastą kubitą.
Ilgesnis aprengtojo kubito gyvavimo laikas žmogaus požiūriu vis vien nykstamai trumpas – vos 2,4 milisekundės – bet tiek pakaktų atlikti daug daugiau operacijų kvantiniu kompiuteriu.
Elektromagnetinis laukas ne tik pratęsia superpoziciją, bet ir suteikia mokslininkams daugiau manipuliavimo kubitu galimybių.
„Šis naujasis „aprengtas kubitas“ gali būti kontroliuojamas įvairiais būdais, kurie „neaprengto kubito“ atveju būtų nepraktiški“ sako Morello. „Pavyzdžiui, jį galima kontroliuoti, paprasčiausiai moduliuojant mikrobangų lauką, nelyginant FM radiją.“
„Tam tikra prasme, būtent todėl aprengti kubitai atsparesni triukšmui, – priduria jis. – Kvantinę informaciją kontroliuoja dažnis, kuris stiprus kaip uola, tuo tarpu amplitudę išoriniai trukdžiai paveikia lengviau.“
Tačiau iki pačių kvantinių kompiuterių sukūrimo dar toloka. Nors „Google“ sukūrė simuliaciją, kuri, jų tvirtinimu, yra kvantinis kompiuteris, ne visi įsitikinę, kad jų įrenginys yra toks galingas, koks turėtų būti tikras kvantinis kompiuteris.
Bet kai kvantiniai kompiuteriai atsiras, aprengtųjų kubitų technika veiks su tokiais silicio lustais, kokie naudojami dabartiniuose skaitmeniniuose prietaisuose, tvirtina tyrėjai.
„Šis rezultatas suteikia mums naują įrankį kurti galingus ir patikimus kvantinius procesorius iš silicio, naudojant standartinius gamybos metodus, kurie dabar naudojami, gaminant įprastus kompiuterius“ pabrėžia A.Lauchtas.
Daugiau apie tyrimą galite sužinoti iš šio vaizdo įrašo:
