Diamenty stanowią klucz do dalszego rozwoju komputerów kwantowych
Urszula Lesman
Dzięki wykorzystaniu wyjątkowo czystych diamentów oraz zaawansowanych konstrukcji bramek, zespół badaczy z Politechniki w Delft przezwyciężył bariery, które ograniczały rozwój komputerów kwantowych. Bramki przeszły rygorystyczne testy, obejmujące długie ciągi operacji, a naukowcy są przekonani, że ich osiągnięcie to znaczący krok w kierunku budowy komputerów kwantowych na szeroką skalę.
Co zrobić, aby komputery kwantowe były odporne na błędy?
Komputery kwantowe mają na celu rozwiązywanie skomplikowanych problemów, które wykraczają poza możliwości klasycznych komputerów. W celu przeprowadzania obliczeń, korzystają z sekwencji podstawowych operacji zwanych bramkami kwantowymi. Niemniej jednak, aby komputer kwantowy działał niezawodnie, jego bramki muszą charakteryzować się niezwykłą precyzją. Prawdopodobieństwo wystąpienia błędu przy każdej operacji musi być minimalne – zazwyczaj poniżej 0,1 procent. Tylko przy tak niskim poziomie błędów mogą funkcjonować efektywnie, umożliwiając dokładne obliczenia nawet przy użyciu niedoskonałego sprzętu.
Taką precyzję zapewniają kubity posiadające spiny w diamencie. Nie tylko mogą funkcjonować w relatywnie wysokich temperaturach (do 10 kelwinów, co odpowiada minus 263,15 stopni Celsjusza), ale są również dobrze chronione przed zakłóceniami środowiskowymi oraz naturalnie oddziałują z fotonami, co czyni je idealnymi do budowy sieci kwantowych. Jednak do niedawna osiągnięcie pełnego zestawu bramek kwantowych z wystarczająco niskim poziomem błędów przy użyciu spinów diamentowych było nieosiągalne dla badaczy.
Naukowcy z QuTech – interdyscyplinarnego instytutu badawczego technologii kwantowej na Politechnice w Delfcie – zaprezentowali niezwykle precyzyjny, uniwersalny zestaw bramek kwantowych, bazujący na diamentowym układzie kwantowym. Badacze zastosowali system składający się z dwóch kubitów: jeden stworzony przez spin elektronowy centrum defektowego, a drugi przez jego spin jądrowy. Każdy typ bramki w tym dwukubitowym systemie działa z błędem poniżej
