Gyorsabb információkiolvasás optikai üregek segítségével
A Nature-ben közölt kutatás 40 optikai üregből álló rendszert mutat be, amelyek mindegyike saját atomqubitet tartalmaz, továbbá egy több mint 500 üregből álló prototípust is fejlesztettek. Nem hagyható figyelmen kívül, hogy az eredmények már a milliós nagyságrendű qubitekkel működő kvantumhálók felé vezetnek. Az atomi qubitekből rendkívül gyors kiolvasásra van szükség, ám eddig az atomok túl lassan és minden irányba szórtan bocsátottak ki fényt. Az optikai üreg azért különleges, mert a fényt irányítottan gyűjti össze – most először sikerült minden egyes atomi qubithez önálló üreget társítani.
Hogyan működik az optikai üreg?
Az optikai üreg több tükröző felület között tart csapdában fényt, amely így oda-vissza „pattog”. Ez hasonlít ahhoz, amikor vidámparkban két tükör között állsz, de itt a tükrök is parányiak, a fényt pedig lézerekkel irányítják és információgyűjtésre használják. Mindeddig problémát okozott, hogy az atomok szinte láthatatlanok és aprók a fény számára, így nehéz volt elég hatékonyan vezérelni őket.
Forradalmi megoldás: mikrolencsék az üregben
A Stanford csapata újítással élt: minden üreg belsejébe mikrolencsét építettek, így sokkal pontosabban fókuszálható a fény az atomi qubitre. Kevesebb visszaverődés mellett is hatékonyabbá vált az információkinyerés. Adam Shaw, a kutatás vezetője szerint ez a rendszer teszi lehetővé, hogy valóban gyors, egymással kommunikálni képes kvantumszámítógépek szülessenek.
A kvantumszámítógép előnyei és a skálázhatóság jövője
A klasszikus számítógépek bitekkel, vagyis nullákkal és egyesekkel dolgoznak, míg a qubit a két állapot szuperpozíciójára is képes. Valószínű, hogy ezért képesek a kvantumszámítógépek párhuzamosan rengeteg lehetőséget átfutni – mintha a megfelelő válaszokat erősítenéd fel, a rosszakat elnyomnád. De ahhoz, hogy a kvantumgépek tényleg túlszárnyalják a jelenlegi csúcsgépeket, több millió qubitre lesz szükség.
Mindezek dacára még rengeteg mérnöki kihívás vár megoldásra, ugyanakkor már sikerült egy 40 üregből álló mintarendszer és egy 500 feletti üreges prototípus elkészítése. A stanfordi csapat célja most a tízezres nagyságrend elérése, majd olyan kvantumadatközpontok, ahol üreges hálózatok kapcsolják össze a gépeket.
Túlmutat a számítástechnikán
Nem hagyható figyelmen kívül, hogy a nagy teljesítményű kvantumhálózatok áttöréseket hozhatnak az anyagkutatásban, a gyógyszerkutatásban vagy a kódfejtésben is. Az optikai üregek ráadásul a bioszenzorok és a mikroszkópok terén is fejlődést ígérnek, továbbá segíthetik a csillagászatot is, jobb optikai távcsövek révén. Ez közelebb vihet ahhoz is, hogy távoli csillagok körül keringő exobolygókat közvetlenül figyelhessünk meg.
