Skip to main content

Dążenie do supremacji kwantowej jest wyzwaniem, które można porównać do bajkowej próby przeniesienia chmury bez zmiany jej kształtu. Proponowane rozwiązanie, choć brzmi równie fantastycznie, może polegać na „tańcu” chmury w rytm unikalnego materiału, znanego jako kryształ czasu.

Krzysztof Giergiel i Krzysztof Sacha z Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz Peter Hannaford z Swinburne University of Technology sugerują, że nowy rodzaj obwodu czasowego może pomóc w zachowaniu stanów kubitów podczas ich przetwarzania w logice kwantowej.

W klasycznej fizyce, obiekty mają precyzyjnie zdefiniowane lokalizacje i ruchy. W fizyce kwantowej natomiast, pozycje, momenty i spiny cząsteczek są opisywane jako rozmyte prawdopodobieństwa. Ta „chmura” możliwości najlepiej funkcjonuje w izolacji. Gdy cząsteczka wchodzi w interakcję z otoczeniem, jej rozkład możliwości ulega zmianie, aż w końcu obserwujemy tylko jeden wynik.

Komputery kwantowe wykorzystują te rozmyte prawdopodobieństwa do szybkiego rozwiązywania algorytmów, które w klasycznych komputerach byłyby niewykonalne. Wyzwaniem jest utrzymanie koherencji tej kwantowej chmury, czyli kubitu, jak najdłużej. Każda ingerencja z otoczenia zwiększa ryzyko błędów.

Aby stworzyć praktyczne komputery kwantowe, potrzeba setek, a nawet tysięcy kubitów, które muszą być stabilne przez dłuższy czas. Fizyków interesuje tworzenie bezpiecznych środowisk dla kubitów lub budowanie wokół nich siatek ochronnych.

Giergiel, Sacha i Hannaford proponują nowatorskie podejście, które zamienia komputery kwantowe w symfonię kubitów kierowaną przez „dyrygenta” – kryształ czasu. Te materiały zmieniają się w powtarzalnych wzorcach w czasie, a ich wersje udało się stworzyć przy użyciu lasera i ultrazimnych atomów.

W artykule dostępnym na arXiv, fizycy sugerują, że okresowość kryształu czasu może stać się podstawą nowego rodzaju „czas-troniki”, obwodów, które mogłyby zmniejszyć przypadkowe kolizje odpowiedzialne za wiele błędów. Choć jest to na razie teoria, pokazali, że grupy jonów potasu, schłodzone do niemal absolutnego zera i sterowane impulsami lasera, mogłyby stworzyć orkiestrę dla kwantowych kubitów.

Przekształcenie tego pomysłu w praktyczny komputer kwantowy wymaga jeszcze wielu lat badań i innowacji. Jednak odkrycie, że kryształy czasu mogą mieć praktyczne zastosowanie, sprawia, że wyzwanie przenoszenia chmury może nie być już tylko bajką.

Źródło: Science Alert