Det tysta problemet inom kvantdatorer
Okej, här är något fantastiskt: kvantdatorer kan teoretiskt lösa problem som vanliga datorer skulle behöva längre tid än universums ålder för att lösa. Men det finns en hake – och den är stor.
Dessa maskiner är otroligt ömtåliga. De faller isär vid minsta störning. Vi pratar om något så subtilt som elektromagnetisk interferens från din mobiltelefon eller till och med lösa elektriska laddningar som svävar runt i miljön.
Tänk dig att försöka göra en perfekt handstående på en studsande trampolin medan någon viskar slumpmässiga siffror i örat på dig. Det är i princip hur kvantdatorer ser ut inifrån maskinen.
Introduktion av superfluid helium-qubit
Forskare vid University of Surrey har nyligen publicerat något fascinerande. De har utformat en helt ny typ av qubit – den grundläggande enheten för kvantinformation – med hjälp av något som kallas superfluid helium-3.
Superfluid helium är redan ganska märkligt. Det är helium som kylts nära absoluta nollpunkten, där det blir en vätska som kan flöta utan någon friktion. Det kryper upp för väggar, flyr ur behållare och beter sig på sätt som gör fysiker nerdyade av entusiasm.
Men här är den riktigt smarta delen: denna superfluida helium är laddningsneutral. Till skillnad från de supraleadande qubitarna som används i de flesta kvantdatorer idag, bär den ingen elektrisk laddning.
Du vet hur ditt hår klibbar fast vid en ballong på grund av statisk elektricitet? Det är elektrisk laddning som ställer till det. Samma typ av störningar plågar dagens kvantdatorer ständigt. Genom att använda något med noll laddning tror Surrey-teamet att deras design naturligt kan undvika dessa problem.
De kallar sin skapelse för SHOQ-enheten – vilket ärligt talat låter som det borde vara en superhjälte eller ett särskilt aggressivt träningsprogram. (Superfluid Helium Oscillator Quantum, om du är nyfiken.)
Varför 100 gånger färre fel är viktigt
Forskarna beräknade att deras design kan ha felhastigheter som är ungefär 100 gånger lägre än dagens supraleadande qubits.
Låt mig sätta det i perspektiv. Föreställ dig att försöka skicka ett sms, men att 1 av varje 100 tecken ändras slumpmässigt. Irriterande, eller hur? Nu föreställ dig att bara 1 av varje 10 000 tecken ändras istället. Det är skillnaden.
Detta är av enorm betydelse för skalbarhet – förmågan att bygga större och kraftfullare kvantdatorer. Just nu gör det att kontroll av fel blir exponentiellt svårare när man lägger till fler qubits i ett system. Det är som att försöka jonglera medan man lägger till fler bollar; förr eller senare faller något.
Om SHOQ-enheten levererar ens i närheten av vad matematiken förutsäger, kan det förändra hela vägen framåt för kvantdatorer.
Inte en ersättning – en lagkamrat
Här är något jag gillar med denna forskning: teamet föreslår inte att superfluid helium kommer att ersätta befintlig kvant-hårdvara. Istället ser de att olika typer av qubits arbetar tillsammans.
Dr Eran Ginossar uttryckte det fint: "Vi behöver inte nödvändigtvis en typ av qubit för att göra allt."
Föreställ dig en kvantdator där supraleadande qubits hanterar beräkningsintensiva beräkningar medan superfluid helium-qubits lagrar information säkert – som kvantminne. Var och en gör det den är bäst på.
Denna hybridansats känns realistisk. Vi väntar inte på en perfekt teknik som ska rädda oss alla; vi bygger ett lag av specialister.
Vad händer härnäst?
Teamet bygger nu en prototyp för att testa om dessa förutsägelser håller i verkligheten. De kommer att behöva hålla allt extremt kallt – men det har