Procesorul cuantic de 6100 de qubiți doboară recordul în domeniul calculului cuantic
Un alt record major în domeniul calculului cuantic a fost doborât cu o marjă considerabilă: fizicienii au construit o matrice care conține 6100 de qubiți, cea mai mare de acest tip și mult peste matricea de aproximativ 1200 de qubiți pe care o conțineau sistemele anterioare.
Aceasta este opera oamenilor de știință de la Institutul de Tehnologie din California, care au folosit atomi de cesiu drept qubiți, prinzându-i în loc cu ajutorul unui sistem complex de lasere care acționau ca o pensetă pentru a menține atomii cât mai stabili posibil.
Aparatul folosit pentru captarea celor 6100 de atomi. Credit: Caltech/Gyohei Nomura
Qubiții diferă de biții clasici ai computerelor tradiționale prin exploatarea a ceea ce se numește superpoziție cuantică: nu doar stări binare de 1 sau 0, ci o combinație a acestora care permite algoritmi ce pot rezolva probleme considerate inaccesibile metodelor convenționale de calcul.
Totuși, pentru ca algoritmii cuantici să fie practici, vor fi necesari mulți qubiți. Un motiv pentru aceste rețele mari de qubiți este corecția erorilor, care ajută la depășirea fragilității inerente a qubitului prin furnizarea unui surplus de qubiți pentru o dublă verificare a funcționarii mașinii de calcul.
„Acesta este un moment interesant pentru calculul cuantic cu atomi neutri. Putem vedea acum o cale către computere cuantice mari, fără erori. Elementele constitutive sunt deja stabilite”, susține fizicianul Manuel Endres.
Nu a existat o singură descoperire care a permis această creștere a numărului de qubiți, ci mai degrabă o serie de progrese inginerești în multe domenii cheie – de la pensetele laser până la camera de vid ultra-înalt (presiune foarte scăzută).
Stabilitatea a reprezentat, de asemenea, o problemă pentru sistemele de calcul cuantic. Inovațiile din această ultimă matrice au menținut qubiții într-o stare de superpoziție timp de aproape 13 secunde – de aproape zece ori mai mult decât reușiseră configurațiile anterioare.
Mai mult, qubiții individuali ar putea fi manipulați cu o precizie de 99,98%, stabilind un reper semnificativ în programabilitatea tehnologiei cuantice.
„Se crede adesea că la scară mare, cu mai mulți atomi, este afectată precizia, dar rezultatele noastre arată că putem face ambele lucruri.
Qubiții nu sunt utili fără calitate. Acum avem cantitate și calitate”, afirmă fizicianul Gyohei Nomura.
6100 de atomi de cesiu prinși de fascicule laser puternic focalizate care acționează ca o pensetă optică. Credit:Caltech/Endres Lab
Pentru a face din computerele cuantice o alternativă practică la supercomputerele moderne, vor fi necesari mai mulți qubiți și o stabilitate mai ridicată. Experții abordează această problemă din mai multe perspective diferite, motiv pentru care progresele înregistrate pentru unele tipuri de computere cuantice nu se aplică neapărat și altora.
În continuare, cercetătorii trebuie să lucreze la exploatarea fenomenului de inseparabilitate cuantică, care va permite sistemului să facă saltul de la stocarea informațiilor la procesarea efectivă a acestora. Nu prea departe în viitor, am putea folosi aceste computere pentru a descoperi noi materiale, noi constituienți ai materiei și noi legi fundamentale ale fizicii.
„Este incitant să creăm mașini care să ne ajute să învățăm despre Univers în moduri în care doar mecanica cuantică ne poate învăța”, susține fiziciana Hannah Manetsch.
Cercetarea a fost publicată în revista Nature.
Traducere după 6,100-Qubit Processor Shatters Quantum Computing Record