Powstał kamień z Rosetty dla komputerów kwantowych. Konsekwencje trudno opisać słowami

Kod, który tłumaczy kwantowy chaos

Sercem całego przełomu jest kod Gottesmana-Kitaeva-Preskilla (GKP), który naukowcy porównują do słynnego kamienia z Rosetty. Tak jak starożytny artefakt umożliwił odczytanie egipskich hieroglifów, tak ten kod przekłada chaotyczne oscylacje kwantowe na uporządkowane stany cyfrowe. To fundamentalne odkrycie, które może zrewolucjonizować całą dziedzinę. Tingrei Tan z zespołu badawczego zauważa, że po raz pierwszy jego zespołowi udało się stworzyć uniwersalny zestaw bramek logicznych dla kubitów GKP. Aby tego dokonać naukowcy musieli precyzyjne kontrolować naturalne wibracje uwięzionego jonu w taki sposób, by dało się manipulować pojedynczymi kubitami GKP lub splątać je w pary.

Czytaj też: Kwantowa zagadka szokuje fizyków. Ten gaz zachowuje się wbrew logice

Australijski zespół przeprowadził badania na pojedynczym jonie iterbu uwięzionym w pułapce Paula w temperaturze pokojowej. Używając skomplikowanego układu laserów, kontrolowali naturalne wibracje atomu w trzech wymiarach. Vassili Matsos, jeden z autorów badania, dokonał czegoś, co jeszcze niedawno wydawało się niemożliwe. Jak wyjaśnia, udało się przechować dwa logiczne kubity korygujące błędy w jednym uwięzionym jonie, a następnie zademonstrować splątanie między nimi. Wyniki są imponujące, choć nie perfekcyjne. Wierność bramek logicznych na pojedynczym kubicie sięga 94-96%, podczas gdy bramka kontrolowanego Z osiąga 73%. Stan Bella GKP wykazuje wierność logiczną na poziomie 83%.

Wyzwania i perspektywy

Głównym problemem pozostaje dekoherencja ruchowa. Chodzi o szybkie fluktuacje w potencjale pułapkowym, które niszczą delikatne stany kwantowe. Jednak symulacje numeryczne wskazują, że dziesięciokrotne zwiększenie siły sprzężenia i wydłużenie czasu koherencji do 200 milisekund może zredukować błędy poniżej 0,3%. Co ważne, opracowane metody są kompatybilne z istniejącymi architekturami, co oznacza, iż nie potrzebujemy rewolucji technologicznej, aby je wdrożyć. To może przyspieszyć rozwój praktycznych zastosowań technologii kwantowej o całe dekady.

Czytaj też: Kwantowy skok w elektronice stał się faktem. Naukowcy mogą teraz obserwować to, co było tylko w teorii

Australijski przełom oznacza możliwość zbudowania komputerów kwantowych z dramatycznie mniejszą liczbą fizycznych kubitów. Zamiast tysięcy potrzebnych dotąd do jednej stabilnej operacji, przyszłe maszyny mogą działać ze znacznie mniejszymi wymaganiami sprzętowymi. To nie tylko obniży koszty, ale także przybliży nas do era praktycznych zastosowań kwantowych technologii. Cóż, można stwierdzić, że mamy kamień z Rosetty na miarę XXI wieku.