Miksi kvanttitietokoneet hajoavat – ja mitä se tarkoittaa

Kvanttitietokoneet ovat kuin lasia tuulissa. Niiden ydinfysiikka, qubitit, ovat superherkkiä. Pienikin häiriö ympäristöstä – vaikkapa heikko sähkömagneettinen värähdys – tuhoaa tiedon. Tätä kutsutaan dekoherenssiksi. Se on suurin syy, miksi kvanttikoneet eivät vielä ratkaise maailman vaikeimpia pulmia.

Vertaa vaikka tavallisiin bitteihin. Ne ovat kestävät: joko 0 tai 1, eivät välitä ympäröivästä maailmasta. Qubitit sen sijaan tanssivat superposition tilassa, missä ne ovat yhtä aikaa 0 ja 1. Yksikin väärä katse kaataa ne yhdeksi tilaksi. Peli ohi.

Tulevat "jättiläissuperaatomit"

Chalmersin yliopiston tutkijat Ruotsissa esittelivät fiksun kikan. He yhdistävät kaksi kvanttifysiikan ideaa: jättiläisatomin ja superaatomin. Tuloksena on jättiläissuperaatomi.

Älä väsy vielä. Selitän, miksi tämä on iso juttu.

Mikä ihmeen jättiläisatomi?

Jättiläisatomi kuulostaa sarjakuvahahmolta, mutta se on nerokas temppu. Tavallinen qubit koskettaa ympäristöä yhdestä pisteestä. Jättiläisatomi käyttää useita erillisiä pisteitä.

Tässä piilee voima: jos tieto vuotaa yhdestä pisteestä, se kiertää ympäristössä ja palaa toiseen pisteeseen. Se on kvanttinen kaiku, joka pelastaa tiedon sen sijaan että tuhoaisi sen. Tutkijat sanovat, että systeemi saa "muistin menneistä kohtaamisista". Se pitää qubitin vakaan.

Puuttuva palanen: yhteistyö

Jättiläisatomi vakauttaa, mutta monen qubitin yhteenkietoutuminen on ollut hankalaa. Yhteenkietoutuminen on kvanttitietokoneiden salaisuus: qubitit toimivat kuin yksi iso yksikkö.

Superaatomi ratkaisee tämän. Se saa useita atomeja jakamaan saman kvanttitilan, jolloin ne käyttäytyvät yhtenä isona atomina.

Yhdistämällä nämä saat systeemin, joka on sekä vakaa että yhteydessä. Täydellinen palapeli.

Miksi tämä on iso uutinen

Tutkijat eivät arvaile. He napsauttavat kvanttilaskennan pullonkaulan: vakautta vastaan yhteistyötä. Ratkaisu on aito.

Jos jättiläissuperaatomit toimivat teoriassa kuten luvataan, saat tallennettua ja ohjattua useiden qubitien tiedon yhteen yksikköön ilman loputonta johtoviidakkoa. Koneet yksinkertaisempia rakentaa ja huoltaa.

Kuin yksi älykäs työkalu korvaa kourallisen keskinkertaisia.

Mitä seuraavaksi

Tämä on toistaiseksi matemaattista teoriaa. Todellinen rakentaminen on edessä. Tiimi siirtää idean piirroksista laitteisiin.

Lisäksi he pohtivat, miten jättiläissuperaatomit linkittävät eri kvanttityyppejä – suprajohdequbiteja, loukkuun jääneitä ioneja tai fotonijärjestelmiä. Jokaisella on vahvuutensa, mutta ne eivät puhu keskenään.

Suoraa puhetta

Ratkaiseeko tämä kvanttilaskennan? Ei todennäköisesti. Mutta se on juuri sellaista oivaltavaa uudelleensuunnittelua, joka vie alaa eteenpäin. Sen sijaan että paisutetaan rautaa, haetaan fiksumpia oikoteitä.

Kvanttimaailma elää tällaisista nerouksista: ei aina megalöydöistä, vaan tyylikkäistä pikkuideoista. Jään jännittyneenä katsomaan, rakennetaanko nämä atomin kokoiset mössöt ja kestävätkö ne todellisuudessa. Seuraavat vuodet paljastavat totuuden.