Az áttörés a megbízható kvantumszámítógépek építésében

A kvantumszámítógépek már most is segítik a kutatást a kémia, az anyagtudomány és az adatbiztonság területén, de legtöbbjük még túl kicsi ahhoz, hogy igazán nagy léptékű feladatokra legyen alkalmas. A Kaliforniai Egyetem (Riverside) kutatói most olyan új módszert mutattak be, amellyel sok kisméretű chip összekapcsolásával létrehozhatók nagyobb, megbízhatóbb kvantumrendszerek – még akkor is, ha a chipeket összekötő kapcsolatok nem tökéletesek.

Működőképes rendszer tökéletlen kapcsolatokkal

A szimulációk alapján bebizonyosodott, hogy akár tízszer zajosabb, hibásabb összeköttetések mellett is képes működni az egész rendszer. Ez alapvető változást jelent a kvantumhardver skálázásában: nem kell tovább várni a tökéletes chipre vagy hibátlan hardverre. Elég, ha minden chip jól működik, a közöttük lévő kapcsolatoknak pedig csak „elég jónak” kell lenniük – így is létrejöhet hibatűrő, nagy méretű kvantumgép.

Miért fontos a hibatűrés és a skálázhatóság?

A skálázás azt jelenti, hogy egy rendszer több adatot képes kezelni anélkül, hogy romlana a teljesítménye. A hibatűrés pedig lehetővé teszi, hogy a kvantumrendszer automatikusan felismerje és javítsa a hibákat, így megbízható eredményeket ad még tökéletlen alkatrészekkel is. Egyetlen „logikai” qubithoz jelenleg sok „fizikai” qubitre van szükség (akár több száz vagy ezer darabra), mivel a kvantumállapotok rendkívül sérülékenyek és könnyen torzulnak. A legnépszerűbb hibajavító módszer a „felületkód” (surface code), amellyel egy chip képes önállóan kezelni és orvosolni a saját hibáit.

A jövő már elkezdődött

A kutatók hat különböző moduláris architektúrát teszteltek több ezer szimulációval, valósághű hibaszintek és zaj mellett – a Google jelenlegi kvantuminfrastruktúrája inspirálta a paramétereket. A lényeg: nem önmagában a qubit-szám növelése a fontos, hanem a megbízható, skálázható rendszerek építése. Az igazi kvantumugrás most kezdődik – nem csak évek múlva, hanem már most.

2025, adrienne, phys.org alapján