Kvantové “pevné disky“ sa priblížili realite

Austrálski vedci tvrdia, že prelomili kľúčovú prekážku, ktorej čelí vývoj škálovateľných kvantových počítačov a praktického ukladania kvantových údajov. Vyvinuli nový typ systému na opravu chýb na stabilizáciu qubitov proti rušeniu, čím sa prekonala veľká prekážka, ktorej čelí vývoj praktických kvantových počítačov. Ak bude táto technika úspešne škálovaná, mohla by pripraviť cestu pre vysoko efektívne kvantové pamäťové systémy schopné uchovávať obrovské objemy kvantových dát, tvrdia vedci v novej štúdii zverejnenej v časopise Nature Communications. 

Kvantové počítače sa spoliehajú na qubity, malé jednotky kvantovej informácie podobné bitom v klasických počítačoch, ktoré sú neuveriteľne citlivé na rušenie z okolia, ako sú zmeny teploty a elektromagnetické interferencie. Dokonca aj nepatrné narušenie jemného kvantového stavu qubitu môže viesť k strate údajov a chybám v kvantových systémoch. Výskumníci už roky pracujú na spôsoboch, ako udržať tieto qubity a kvantové dáta, ktoré obsahujú, stabilnými.

Oprava chýb v kvantových systémoch sa zvyčajne dosahuje usporiadaním qubitov do mriežkovej štruktúry, ktorá sa riadi topologickým „kódom“. Cieľom je použiť čo najmenší počet fyzických qubitov na zvládnutie vzniknutých chýb, vysvetlili výskumníci. Súčasné 3D metódy opravy chýb však dokážu zvládnuť chyby len pozdĺž jedného riadka qubitov, čo obmedzuje množstvo chýb, ktoré možno zvládnuť pri raste systému.

Výskumníci tento problém prekonali vyvinutím architektúry na opravu chýb, ktorá využíva 3D mriežku qubitov organizovanú topologickým kódom, ktorý umožňuje opravovať chyby na dvojrozmerných plochách v rámci 3D štruktúry, a nie len v jednom rozmere. Táto štruktúra môže zvládnuť viac chýb, keď systém rastie, tým, že ich opravuje na širších, dvojrozmerných povrchoch v 3D mriežke, čo jej umožňuje efektívnejšie škálovanie.

Navrhovaná kvantová architektúra bude vyžadovať menej qubitov na potlačenie väčšieho počtu chýb, čím sa ich uvoľní viac na užitočné kvantové spracovanie. Tento pokrok by mohol zmeniť spôsob konštrukcie a prevádzky kvantových počítačov, čím by sa stali dostupnejšími a praktickejšími pre širokú škálu aplikácií – od kryptografie až po komplexné simulácie kvantových systémov s mnohými telesami.

Zdroj: livescience.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}