Diamenty stanowią klucz do postępu w dziedzinie komputerów kwantowych
Urszula Lesman
Wykorzystując wysoce czyste diamenty oraz zaawansowane projekty bramek, zespół badawczy z Politechniki w Delft zdołał pokonać przeszkody, które hamowały rozwój komputerów kwantowych. Bramki przeszły już szczegółowe testy, obejmujące długie sekwencje operacji, a naukowcy są przekonani, że ich odkrycie to znaczący krok w kierunku stworzenia komputerów kwantowych na dużą skalę.
Jak zapewnić odporność komputerów kwantowych na błędy?
Komputery kwantowe mają za zadanie rozwiązywać skomplikowane problemy, które są poza zasięgiem tradycyjnych komputerów. Aby przeprowadzać obliczenia, wykorzystują sekwencje podstawowych operacji, określanych jako bramki kwantowe. Niemniej jednak, aby komputer kwantowy działał niezawodnie, jego bramki muszą być niezwykle precyzyjne. Prawdopodobieństwo wystąpienia błędu podczas każdej operacji powinno być niezwykle niskie – zazwyczaj poniżej 0,1 procent. Tylko przy tak minimalnych poziomach błędów mogą funkcjonować efektywnie, umożliwiając dokładne obliczenia nawet z użyciem niedoskonałego sprzętu.
Taka precyzja jest osiągana dzięki kubitom mającym spiny w diamencie. Mogą one nie tylko działać w stosunkowo wysokich temperaturach (do 10 kelwinów, co odpowiada minus 263,15 stopni Celsjusza), ale są także dobrze chronione przed zakłóceniami środowiskowymi oraz naturalnie komunikują się z fotonami, co czyni je idealnymi do budowy sieci kwantowych. Jednak do niedawna osiągnięcie pełnego zestawu bramek kwantowych o wystarczająco niskim poziomie błędów przy użyciu spinów diamentowych było dla naukowców nieosiągalne.
Badacze z QuTech – interdyscyplinarnego instytutu badawczego technologii kwantowej na Politechnice w Delft – zaprezentowali wyjątkowo precyzyjny, uniwersalny zestaw bramek kwantowych, wykorzystując diamentowy układ kwantowy. Naukowcy zastosowali system dwóch kubitów: jeden stworzony przez spin elektronowy centrum defektowego, drugi przez jego spin jądrowy. Każdy typ bramki w tym dwukubitowym systemie działa z błędem poniżej
