Problema tăcută din computația cuantică
Ei bine, iată ceva uluitor: computerele cuantice pot, teoretic, să rezolve probleme pe care computerele clasice ar avea nevoie de un timp mai lung decât vârsta universului pentru a le rezolva. Dar există o capcană — și este una mare.
Aceste mașini sunt incredibil de fragile. Ele se dezintegrează la cea mai mică perturbare. Vorbim despre ceva subtil precum interferența electromagnetică provenită de la telefonul dumneavoastră sau chiar sarcini electrice rătăcite care plutesc în mediu.
Gândiți-vă la acest lucru ca la încercarea de a face o perfectă poză pe cap pe o trambulină în timp ce cineva vă șoptește numere aleatorii în ureche. Cam așa arată computația cuantică din interiorul mașinii.
Intră în scenă qubitul cu heliu superfluid
Cercetătorii de la Universitatea Surrey au publicat recent ceva fascinant. Au conceput un tip complet nou de qubit — unitatea de bază a informației cuantice — folosind o substanță numită heliu-3 superfluid.
Acum, heliul superfluid este deja o substanță destul de ciudată. Este heliu răcit aproape de zero absolut, unde devine un lichid care poate curge fără niciun fel de frecare. Se urcă pe pereți, scapă din recipiente și se comportă în moduri care îi fac pe fizicieni să fie nerduși de entuziasm.
Dar aici este partea cu adevărat cleveră: acest heliu superfluid este neutru din punct de vedere al sarcinii electrice. Spre deosebire de qubiții superconductori utilizați în majoritatea computerelor cuantice de astăzi, acesta nu poartă nicio sarcină electrică.
Știți cum părul dumneavoastră se lipește de un balon din cauza electricității statice? Aceasta este sarcina electrică care creează probleme. Același tip de interferență perturbă constant computerele cuantice de astăzi. Folosind ceva cu sarcină zero, echipa de la Surrey crede că designul lor ar putea evita natural aceste probleme.
Ei numesc creația lor dispozitivul SHOQ — care, sincer, sună a supererou sau a un program de antrenament deosebit de agresiv. (Superfluid Helium Oscillator Quantum, dacă sunteți curios.)
De ce contează o reducere de 100 de ori a erorilor
Cercetătorii au calculat că designul lor ar putea avea rate de eroare de aproximativ 100 de ori mai mici decât qubiții superconductori actuali.
Să punem acest lucru în perspectivă. Imaginați-vă că încercați să trimiteți un mesaj, dar 1 din fiecare 100 de caractere se schimbă aleatoriu. Enervant, nu? Acum imaginați-vă dacă doar 1 din fiecare 10.000 de caractere s-ar schimba în schimb. Aceasta este diferența.
Acest lucru este extrem de important pentru scalabilitate — capacitatea de a construi computere cuantice mai mari și mai puternice. În prezent, adăugarea mai multor qubiți într-un sistem face controlul erorilor exponențial mai dificil. Este ca și cum ați încerca să jonglați adăugând mai multe mingi; la un moment dat, ceva cade.
Dacă dispozitivul SHOQ livrează chiar și aproximativ ceea ce prezice matematica, ar putea schimba întreaga foaie de parcurs pentru computația cuantică.
Nu un înlocuitor — un coechipier
Iată ceva ce îmi place la această cercetare: echipa nu sugerează că heliul superfluid va înlocui hardware-ul cuantic existent. În schimb, ei prevăd că diferite tipuri de qubiți vor lucra împreună.
Dr. Eran Ginossar a spus frumos: „Nu avem neapărat nevoie de un singur tip de qubit pentru a face totul.”
Imaginați-vă un computer cuantic în care qubiții superconductori se ocupă de calculele intensive, în timp ce qubiții cu heliu superfluid stochează informația în siguranță — ca