Mitől erősek a kvantumszámítógépek?
A hagyományos számítógépek binárisan, azaz 0 vagy 1 formájában tárolják az adatokat. Ezzel szemben a qubitek nemcsak 0 vagy 1, hanem egyszerre mindkét állapotban is lehetnek – ezt nevezik szuperpozíciónak –, és a kvantum-összefonódás révén minden újabb qubittel exponenciálisan nő a számítási teljesítmény. Érdemes kiemelni, hogy míg 300 qubit már több információt tud kezelni, mint ahány részecske van a világegyetemben, most sikerült ennek a tízszeresét egyetlen rendszerben működtetni.
Az atomveszteség problémája és a lézeres megoldás
A kvantumszámítógépek egyik legnagyobb kihívása az úgynevezett atomveszteség: amikor a qubiteket jelentő atomok kiszöknek a rendszerből, elveszik a bennük tárolt információ. Eddig emiatt minden kísérlet egyfajta „egylövetű” alkalom volt: ha elvesztek az atomok, le kellett állítani, majd újratölteni a rendszert. Ezúttal azonban a Harvard-MIT együttműködés egyedülálló módszert vezetett be: optikai rácsos futószalagokkal és lézeres „csipeszekkel” másodpercenként akár 300 ezret is be tudnak tölteni. Ennek köszönhetően a rendszer akár végtelen ideig is működhet, hiszen a kihulló qubitek folyamatosan pótlódnak.
Moduláris és rugalmas architektúra
Az új eszköz egyik legnagyobb előnye a moduláris felépítés. A processzor „összeköttetéseit”, vagyis az atomok közötti kapcsolatokat valós időben lehet újrakonfigurálni, így a kvantumszámítógép számítás közben is új „hálózatot” alkothat, igazodva az aktuális feladathoz – szemben a hagyományos chipek rögzített felépítésével. A kutatók szerint a működés szinte egy élő szervezethez hasonlítható.
Következő lépés: valódi számítások
A gyors betöltés, a tartós információmegőrzés és a skálázhatóság együtt teszik az új berendezést kiemelkedővé. A csapat célja most az, hogy a technikát sikeres kvantumszámítási műveletekben is bizonyítsák. Érdemes megemlíteni, hogy bár a Caltech kutatói bejelentettek egy 6100 qubites rendszert, az kevesebb mint 13 másodpercig működik egyfolytában, ezzel szemben a Harvard-MIT gépe órákig képes működni.
Mi jön ezután?
A következő kísérletek fő iránya a hibajavítás fejlesztése és olyan szimulációk megvalósítása, amelyek eddig lehetetlenek voltak. A kutatócsoport szerint már belátható távolságban van a cél: egy olyan kvantumszámítógép, amely milliárdnyi műveletet képes napokig, megszakítás nélkül elvégezni. Már az is látszik, hogyan lehet ezt elérni, vagyis a sci-fi végre valósággá válhat.
