A qubitek megmentője: mikrohullámok a kvantumhibák ellen

A kvantumszámítógépek a jövő legígéretesebb számítástechnikai eszközei, de egy komoly hibával küzdenek: a qubitek (kvantumbitek) időnként „elszivárognak” a saját energiaszintjükből, így kiesnek a számításból, sőt a környező qubiteket is megzavarják. Ezek az érzékeny egységek egyszerre több állapotban is léteznek, ami miatt nagyságrendekkel gyorsabban képesek számolni, mint a ma ismert szuperszámítógépek, ugyanakkor emiatt a sebezhetőségük is óriási.

Hogyan szivárognak el a qubitek?

A hagyományos hibajavítási módszerek, mint a kvantumhibajavítás (Quantum Error Correction), gyakran nem tudják orvosolni ezt a problémát, sőt, sokszor maga a hardver okozza a „szivárgást”. Néhányan a qubitek frekvenciájának eltolásával próbálkoztak, de ez rendkívül bonyolult, ráadásul nehezen méretezhető.

Mikrohullámok: egyszerű és hatékony javítás

A Kínai Tudományos és Technológiai Egyetem kutatócsoportja Jian-Wei Pan vezetésével új megoldást fejlesztett ki: egyszerű mikrohullámú impulzusokat használva visszalökik a qubiteket a megfelelő energiaszintre. Ezt a Zuchongzhi 3.2 nevű, 97 qubites kvantumprocesszoron tesztelték, amely adat- és segédqubiteket is tartalmaz.

A kutatók először szándékosan hibákat idéztek elő, majd mikrohullámokkal „tisztították meg” az adatqubiteket, így azok visszatérhettek a számítási állapotukba. Közben egy másik impulzussal a segédqubiteket is alaphelyzetbe állították. Az eljárás több mint 70-szer hatékonyabban tüntette el a hibákat, mint a hagyományos rendszerek.

A kvantumprocesszor mérete most már előny

Az eredmények szerint minél több qubitet adtak a processzorhoz, annál megbízhatóbbá vált a kvantumszámítógép, azaz csökkent a hibaarány. Ez épp az ellenkezője a korábbi tapasztalatoknak, ahol a rendszer bővítésével csak nőtt a hibakockázat. Az új mikrohullámú eljárás komoly előrelépés az érdemi kvantumhibajavítás felé, amely a valós, nagy teljesítményű kvantumszámítógépek kulcsa lehet.

2025, adrienne, phys.org alapján