Komputer kwantowy wykorzystuje pomysł, oparty na splątaniu - fenomenie fizycznym - w którym stany kwantowe, przestrzennie oddzielonych systemów (zwanych qubitami) stają się faktycznie połączone. Splątanie dwu lub więcej qubitów tworzy "superpozycję" stanów, w których obliczenia mogą działać równocześnie. Pozwala to komputerom kwantowym zmierzyć się w czasie rzeczywistym z problemami, na których rozwiązanie zwykły pecet potrzebowałby milionów lat.
Dotychczas naukowcom udawało się tworzyć splątanie trzech qubitów - najmniejszych układów kwantowomechanicznych potrzebnych do konstrukcji komputera kwantowego. Układ trzech qubitów jest niezbędny do zbudowania mechanizmu korekcji kwantowej takiego komputera - pisze „Nature”.
Cały komputer kwantowy potrzebowałby jednak setek lub tysięcy splątanych qubitów. Maksymalnie osiągnięto 12, ale niektóre z systemów, nad którymi pracują badacze są bardzo trudne do powiększania. Dwie niezależne od siebie grupy naukowców osiągnęły postęp w rozwiązaniach alternatywnych: splątanie qubitów wykonano z nadprzewodzących układów, technologii odpowiedzialnej za produkcję elektronicznych chipów. - Nadprzewodzące qubity są jednymi z lepszych kandydatów do budowy komputera kwantowego - powiedział Daniel Gottesman, badacz technologii kwantowych w Perimeter Institute w Waterloo, w Kanadzie.
Zespół kierowany przez Roba Schoelkopfa z Yale University w New Haven, Connecticut, USA osiągnął splątanie trzech qubitów w rodzaj systemu. Jest to znaczące, ponieważ trzy to minimalna liczba potrzebna do korekcji błędów kwantowych - podstawowego atrybutu, jeśli komputery kwantowe miałby być w ogóle praktycznie stosowane. Komputer kwantowy jest bowiem podatny na przerzucanie bitów i utratę informacji. Mierzenie bitów dla sprawdzenia ich wartości podczas przetwarzania niszczy superpozycję. Ale splątanie każdego bitu z dwoma dodatkowymi bitami czyni możliwym sprawdzenie dwóch z nich na wystąpienie błędu, podczas kiedy umożliwia się obliczanie naprzód trzeciego z nich.
Do konstrukcji qubitów zespół użył nadprzewodzących drutów aluminiowych, oziębionych niemal do temperatury absolutnego zera. Układy zostały połączone, tak więc napięcie i oscylacje prądowe przepływające przez jeden z nich mogły oddziaływać na inne i splątanie było generowane przez sekwencję mikrofalowych impulsów, zmieniających stany układów. Rezultatem stała się zmiana splątania zwana stanem Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ). Druga grupa, kierowana przez Johna Martinisa z University of California, w Santa Barbara, USA, także osiągnęła sukces w kreowaniu stanu GHZ, podobnie jak "stanu W", w którym stan superpozycyjny zawierał jeden qubit z wartością jeden i dwa inne z wartością zero.
Żadna z tych grup nie używała trzech splątanych bitów do uruchomienia korekcji kwantowej. Ale Schoelkopf w swojej pracy podkreśla, że jego grupa także uruchomiła inny typ algorytmu, używający splątania dwuqubitowego. Dodaje, że przyszłościowym wyzwaniem będzie znalezienie drogi do przedłużenia życia qubitów, które tracą informację po około 100 operacjach.
Emanuel Knill, ekspert informacji kwantowej w National Institute of Standards and Technology w Boulder, Colorado, USA, powiedział, że nie jest przekonany do takiego postępu, bowiem trudne będzie kontrolowanie wielu qubitów poza zamrażarką. Ale dodał, iż jest zadowolony widząc, że obie grupy stworzyły stany kwantowe z przyzwoitą dokładnością, co znaczy, że stany owe są dobrym zadaniem dla naukowców pragnących je tworzyć. Wyzwaniem – jak powiedział - jest zwiększenie ilości bramek i qubitów.
(ki,pg)
