Önjavító qubit: vége a hűtőszekrény-méretű gépeknek?
A qubitek a klasszikus biteknél jóval összetettebbek: állapotuk egyszerre lehet 0 és 1 is (szuperpozíció), így elképesztő számítási kapacitás rejlik bennük. Ám ezek rendkívül érzékenyek minden zavarra; még egy kis hőingás vagy környezeti zaj is tönkreteheti a számításaikat. Ezért a legtöbb kvantumszámítógép ma -273,15 °C-on (az abszolút nulla közelében) működik bonyolult hűtéssel, ami óriási, drága és nehezen bővíthető eszközöket eredményez.
A kanadai Xanadu startup újítása, hogy a fagyasztó helyett fényrészecskékkel (fotonokkal) építi a qubitet, amelyek nem igényelnek mélyhűtést, ráadásul közvetlenül szilíciumchipen működnek. Most először sikerült egy úgynevezett GKP-állapotot (Gottesman–Kitaev–Preskill) előállítani chipen, amely képes önállóan felismerni és kijavítani a hibáit – ezzel jelentősen egyszerűsödik a hardver, és nincs szükség rengeteg plusz qubitre csak azért, hogy egymás épségét őrizzék.
Hibajavítás: minden qubit a saját sorsának kovácsa
A GKP-állapot lényege, hogy minden információt egyedi mintázatban szétterít a qubit komponensei között, így az apróbb hibák könnyen felismerhetők és javíthatók anélkül, hogy rengeteg fizikai qubitet kellene egymás mellé sorolni. Ez a módszer kompatibilis a meglévő félvezetőgyártási eljárásokkal, vagyis ugyanazzal a technológiával gyártható, mint a jelenlegi számítógépes chipek. Ez közelebb visz egy valós, szobahőmérsékleten is stabil kvantumszámítógéphez.
A Xanadu már korábban elindította moduláris Aurora (Hajnal) platformját, amelyben több fotonikus chipet kötnek össze optikai szálakkal; most viszont a robusztusabb, önálló hibajavításra képes qubitek megalkotására koncentrálnak. A következő lépés az optikai veszteség minimalizálása lesz – vagyis az, hogyan csökkenthető a fotonelnyelődés és -szóródás, miközben a fényrészecskék a chip belsejében utaznak.
A következő években eldőlhet, hogy a fény marad-e a szobahőmérsékletű kvantumszámítógépek kulcsa. A mesterséges intelligencia és a kvantumfizika így közelebb kerülhet egymáshoz, mint valaha.
