Έρευνα υπόσχεται κβαντικούς υπολογιστές με εξαιρετικά γρήγορη υπολογιστική ισχύ

Μια ερευνητική ομάδα της Αυστραλίας με επικεφαλής την διάσημη κβαντικό φυσικό Michelle Simmons , ανακοίνωσε μια σημαντική ανακάλυψη στον τομέα της κβαντικής πληροφορικής, την οποία οι ερευνητές ελπίζουν ότι θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε πολύ μεγαλύτερη υπολογιστική ισχύ μέσα σε μια δεκαετία. Λένε ότι στην έρευνα πέτυχαν επικοινωνία qubit 200 φορές πιο γρήγορα από ποτέ.

Η Simmons, πρώην Αυστραλή της Χρονιάς, και η ομάδα της στο Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας ανακοίνωσαν σε άρθρο που δημοσίευσαν στο περιοδικό Nature ότι ήταν σε θέση να επιτύχουν την πρώτη πύλη δύο qubits μεταξύ qubits ατόμων σε πυρίτιο, επιτρέποντας τη μεταξύ τους επικοινωνία 200 φορές ταχύτερα από ό,τι είχε επιτευχθεί στο παρελθόν, στα 0,8 νανοσεκόντ. 

Το qubit είναι το κβαντικό bit: Υπό αυτή τη μορφή, αποτελείται από άτομα φωσφόρου σε πυρίτιο. Στους συμβατικούς υπολογιστές ένα bit μπορεί να βρίσκεται σε μία από δύο καταστάσεις- 1 ή 0. Για τα qubits, μπορεί να είναι 1 ή 0 ή και τα δύο ταυτόχρονα (υπερθεση). Η ιδιότητά του αυτή επιτρέπει την επίλυση προβλημάτων με πολύ μεγαλύτερη ταχύτητα από ό,τι στα bits, οπότε μιλάμε για πολύ μεγαλύτερη επεξεργαστική ισχύ σε σχέση με τους σημερινούς υπολογιστές. 

Μία πύλη των δύο qubits λειτουργεί σαν μια λογική πύλη στους συμβατικούς υπολογιστές- και οι ερευνητές του UNSW ήταν σε θέση να επιτύχουν μεγαλύτερες ταχύτητες φέρνοντας τα δύο qubits ατόμων πιο κοντά από ποτέ άλλοτε- μόλις 13 νανόμετρα- και παρατηρώντας και μετρώντας τις καταστάσεις τους σε πραγματικό χρόνο. Ένα ειδικό μικροσκόπιο χρησιμοποιήθηκε για να εναποτεθούν σε πυρίτιο αφού είχε βρεθεί η βέλτιστη δυνατή απόσταση μεταξύ των δύο qubits. 

Η σχετική έρευνα είναι σε εξέλιξη εδώ και περίπου δύο δεκαετίες, αφού ερευνητές στην Αυστραλία αποφάσισαν να δημιουργήσουν έναν κβαντικό υπολογιστή σε υλικό πυριτίου.

Με το να υπάρχει και στις δύο καταστάσεις ταυτόχρονα, το qubit μπορεί να λύσει προβλήματα πολύ ταχύτερα από τα δυαδικά ψηφία. Αυτό επιτρέπει πολύ πιο γρήγορη επεξεργασία από τους τρέχοντες υπολογιστές, πράγμα που σημαίνει ότι πολύπλοκα προβλήματα μπορούν να επιλυθούν πολύ πιο γρήγορα. 

Η έρευνα δεν έχει προχωρήσει τόσο όσο οι αντίστοιχες της Google και της IBM, που έχουν φτιάξει επεξεργαστές των 72 και των 50 qubits. Ωστόσο η μείωση του error rate αποτελεί «κλειδί» για τον κλάδο, καθώς θεωρείται πως θα αποτελέσει το σημείο καμπής για να περάσουν οι κβαντικοί υπολογιστές σε πραγματικά άλλο επίπεδο σε σχέση με τους σημερινούς υπολογιστές.

Για την επιλογή του πυριτίου, η Simmons δήλωσε ότι η ερευνητική ομάδα είχε αποδείξει ότι τα κυκλώματα ατομικής κλίμακας έχουν το χαμηλότερο ηλεκτρικό θόρυβο από οποιοδήποτε σύστημα σχεδιασμένο για να συνδεθεί με ένα qubit ημιαγωγού. 

Το επόμενο στάδιο της έρευνας για την ομάδα θα είναι να φτάσουν στα 10-qubit τα επόμενα πέντε χρόνια, και ελπίζουν μέσα σε μια δεκαετία να τα εμπορευματοποιήσουν. 

Η Simmons είπε ότι η εργασία με την ομάδα ερευνητών του UNSW ήταν «αδίστακτα συστηματική» χωρίς περιθώρια για λάθη, αλλά ανταμείφθηκαν.
 
ΠΗΓΗ: physics4u