Kvant kompyuterlarida ovoz to'lqinlari bilan ishlash
Sizga bir sirni aytaman: kvant kompyuterlari tushunishga juda qiyin. Oddiy kompyuterlar million yillar davomida ishlasa ham yecholmaydigan masalalarni ular bir zumda hisoblay oladi. Lekin muammo bor — kvant kompyuterlari juda nozik. Bolalarning qo'lida shishadek sinishi mumkin bo'lgan narsadek.
Shuning uchun Harvarddan yangi tadqiqot haqida o'qiganda hayratdan jo'sh maydim. Olimlar fononlar deb ataladigan narsa ustida tajriba o'tkazishdi. Fononlar — bu juda kichik mexanik tebranishlar, mikroskopik tovush to'lqinlari. Olimlar shu to'lqinlar yordamida kvant ma'lumotlarini himoya qilish usulini topishdi. Ajoyib, to'g'rimi?
Kvant xotirasining muammosi
Kvant kompyuterlari kubitlar yordamida ishlaydi. Kubitlar — bu oddiy bitlarning kvant versiyasi. Lekin ular atrof-muhitga juda sezgir. Har qanday titroq, harorat o'zgarishi yoki elektr maydoni kubitning holatini buzishi mumkin. Bu holatni saqlab turish qobiliyati "koherensiya" deb ataladi va bu — kvant olimlari uchun eng katta qiyinchilik.
Odatiy usul — mikrotolqin impulslari yordamida kubitlarni himoya qilish. G'ildirak ustiga muvozanatlashtirilgan sharni doimiy itarib turishganga o'xshaydi. Ishlaydi, lekin murakkab va aniq vaqt talab qiladi.
Harvard jamoasi — Eliza Kornel va Juju Syu boshchiligida — yangi muammoga duch keldi: odatiy usullar fonon kavitetlari ichidagi kubitlarda yaxshi ishlamaydi. Aynan shu kavitetlar esa kvant ma'lumotlarini bir chipning boshqa qismlariga tovush to'lqinlari orqali uzatish uchun juda qo'l keladi.
"Kiyintirilgan" kubit
Mana bu yerda qiziqarli narsalar boshlanadi. Jamoa mikrotolqin impulslari o'rniga boshqa yo'l tanladi: doimiy mexanik haydov kuchi qo'lladi. Bu kuch ham fononlardan iborat edi. Natijada kubit — tovush to'lqinlari "kiyimi" bilan "kiyintirildi".
Bu atamani juda yaxshi ko'raman. Kubitingiz rasmiy ziyfatcha boradigan bo'lsa, kiyim kerak. Smokinf yoki kechki libos o'rniga — mikroskopik tovush to'lqini kostyumi. Va mana, shu tovush kostyumi kubitni atrof-muhit shovqinlaridan himoya qilishga yordam beradi.
Texnik tilda bu "kiyintirilgan kubit" deb ataladi. Natija hayrantoq. Tadqiqotchilar koherensiya vaqtini uch barobar uzaytirishdi. Bu juda katta yutuq, ayniqsa kvant axborot kabi nozik narsa bilan ishlaganda.
Nima uchun muhim
Bu tadqiqotning eng qiziqarli tomoni — fononlar ikki tomonlama ishlashi mumkin. Ular kvant ma'lumotni chipning bir qismidan ikkinchisiga tashishi mumkin, va shu bilan birga uni buzilishdan himoya qila oladi. Bu yuk tashish xizmati bir vaqtning o'zida zirhli mashina kabi ishlashiga o'xshaydi.
Yorug'likka nisbatan (yorug'lik — kvant axborotini tashishda ko'proq ishlatiladi) fononlarning afzalliklari bor:
- To'lqin uzunligi juda qisqa — demak, komponentlarni kichikroq qilib, chipga zichroq joylashtirish mumkin
- Qattiq jismlar tizimlari va elektr maydonlari bilan osongina aloqaga kirishadi
- Turli xil kubitlarni birlashtirgan gibrid kvant tizimlari uchun ideal
Kengroq manzara
Bu tadqiqot shuni ko'rsatadiki, mikroskopik tovush to'lqinlari kvant kompyuterlarida muhim vosita bo'lishi mumkin. Keyingi yili stolingizda kvant kompyuteri bo'lishini kutmayman, lekin asosiy qiyinchiliklarni yengib chiqishda jiddiy qadam tashlayapmiz.
Harvard jamoasi ishining muhim jihati — doimiy mexanik himoya nazariyotda emas, balki haqiqiy qurilmada ishlashini ko'rsatdi. Eliza Kornelning so'zlariga ko'ra, ular bir vaqtning o'zida ikki muammoni yechishga harakat qilishdi — fononlar bilan kuchli aloqa va uzoq koherensiya vaqti. Va ikkala maqsadga ham erishildi.
Kvant kompyuterlari "besh yildan keyin" holatida bo'lib qolayotganiga ko'p odamlar ishonmay qolgan. Qachon amaliy kvant kompyuterlarini ko'ramiz, deya va'da berishga ojizman. Lekin har bir kashfiyot bizni shu kunlarga yaqinlashtiradi — kvant mashinalar yangi dorilar yaratish, shifrlashni buzish, murakkab molekulalarni modellashtirish va hali tasavvur qilmayotgan masalalarni yechishda yordam beradigan kunlarga.
Hozircha esa — kvant ma'lumotni tovush to'lqinlari bilan himoya qilishning go'zalligini qadrlab turaman. Unda she'riyat bor — biz havo orqali tarqaladigan eng kichik tebranishlar bir kun kelib eng murakkab kompyuterlarni xavfsiz saqlashga yordam berishi mumkin.