Σημαντικό νέο βήμα προς την κατεύθυνση του κβαντικού υπολογιστή

Παρασκευή, 15 Νοεμβρίου 2013 13:15
Simon Fraser University

Οι φυσικοί του Simon Fraser University, Μάικ Θιούαλτ (αριστερά) και Καμγιάρ Σαΐντι κωδικοποίησαν πληροφορίες στους πυρήνες ατόμων φωσφόρου, οι οποίοι ήταν τοποθετημένοι σε μία «φέτα» καθαρού πυριτίου.

Ένα σημαντικό βήμα προς την κατεύθυνση του κβαντικού υπολογιστή πραγματοποίησε διεθνής ομάδα ερευνητών, διατηρώντας σταθερά για χρονικό διάστημα – ρεκόρ, περίπου 39 λεπτών, σε θερμοκρασία δωματίου, κβαντικά μπιτ (qubits) πληροφοριών σε ένα σύστημα πυριτίου.

Της ομάδας ηγήθηκε ο Μάικ Θιούαλτ, του Simon Fraser University στον Καναδά και η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Science. Όπως αναφέρεται σε δημοσίευμα του BBC, ο Θιούαλτ κάνει λόγο για ένα επίτευγμα το οποίο ανοίγει το δρόμο για την μακροπρόθεσμη αποθήκευση κβαντικών δεδομένων, υπό θερμοκρασία δωματίου, κάτι που με τη σειρά του μπορεί να αλλάξει τα δεδομένα πάνω στην έρευνα κβαντικών υπολογιστών, εξαιρετικά υψηλών ταχυτήτων.

Στους «συμβατικούς» υπολογιστές τα bits πληροφοριών αποθηκεύονται σε αλληλουχίες τιμών 0 και 1. Σε ένα κβαντικό σύστημα, ωστόσο, τα qubits αποθηκεύονται σε μια «κατάσταση υπερθέσης» (superposition state), στην οποία μπορούν να έχουν ταυτόχρονα τιμές 0 και 1, κάτι που παρέχει τη δυνατότητα ταυτόχρονης διεξαγωγής πολλαπλών υπολογισμών.

Το πρόβλημα των qubits είναι η σταθερότητά τους, καθώς η κβαντική μνήμη τείνει να «χάνεται» γρήγορα: σύμφωνα με το BBC το προηγούμενο ρεκόρ διατήρησής τους ήταν 25 δευτερόλεπτα σε θερμοκρασία δωματίου ή τρία λεπτά υπό κρυογονικές συνθήκες.

Στο εν λόγω πείραμα, οι ερευνητές κωδικοποίησαν πληροφορίες στους πυρήνες ατόμων φωσφόρου, οι οποίοι ήταν τοποθετημένοι σε μία «φέτα» καθαρού πυριτίου. Μαγνητικοί παλμοί χρησιμοποιήθηκαν για τη μεταβολή της περιστροφής των πυρήνων και τη δημιουργία καταστάσεων υπερθέσης.

Το δείγμα ετοιμάστηκε σε θερμοκρασία -269 βαθμών Κελσίου (κοντά στο «απόλυτο μηδέν»), η οποία στη συνέχεια αυξήθηκε σε 25 βαθμούς: οι καταστάσεις υπερθέσης διατηρήθηκαν για 39 λεπτά, ενώ οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι μπορούσαν να ελέγξουν τα qubits, καθώς η θερμοκρασία του συστήματος ανεβοκατέβαινε από και προς το απόλυτο μηδέν.

Υπό κρυογονικές συνθήκες, το εν λόγω κβαντικό σύστημα μνήμης διατήρησε τη συνοχή του για τρεις ώρες.

«39 λεπτά ίσως να μην φαίνονται πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα. Αλλά αυτές οι διάρκειες είναι κατά πολύ μεγαλύτερες από ό,τι αυτές προηγουμένων πειραμάτων», είπε η Στέφανι Σίμονς του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης, μία εκ των συντελεστών της έρευνας, η οποία ωστόσο προειδοποίησε ότι είναι ακόμα μακρύς ο δρόμος για την πραγματοποίηση κβαντικών υπολογισμών μεγάλης κλίμακας.