Komputer kwantowy bliżej dzięki Polakom

Poniedziałek, 21 sierpnia (08:00)

Międzynarodowa grupa badawcza z udziałem naukowców z Polski, stworzyła rozwiązanie, które umożliwia bezzakłóceniowe działanie platformy dla komputerów kwantowych.

Zespól naukowców z Instytutu Fizyki PAN oraz Fundacji Badawczej MagTop (Międzynarodowe Centrum Sprzężenia Magnetyzmu i Nadprzewodnictwa z Materią Topologiczną) w Warszawie oraz Uniwersytetu Purdue w West Lafeyette pod kierownictwem prof. Tomasza Wojtowicza i Grzegorza Karczewskiego oraz prof. Leonid Rohkinson i Yuli Lyanda-Geller prowadził badania nad platformą do obliczeń kwantowych stanowiącą podstawę dla przyszłych komputerów tego typu.

Komputery kwantowe, wykorzystujące zjawiska mechaniki kwantowej, mają być kilkaset razy szybsze i z urządzeniami pamięci o wielkiej pojemności. Jednak obecne ich konstrukcje mają problem ze stabilnością; utrudnieniem jest zjawisko de koherencji, czyli zakłócenia i utraty zapisanych informacji. Obiekty kwantowe w nich stosowane to: kropki kwantowe półprzewodnikowe, jądra atomowe, nadprzewodzące złącza tunelowe czy kondensaty Bosego-Einsteina jako komórki pamięci przechowujące kubity i bramki kwantowe. Dekoherencja powiązana jest fluktuacjami kwantowymi oraz z kontaktem obiektów kwantowych ze światem zewnętrznym, co jest konieczne do wykonania obliczeń; może oznaczać, że komputer kwantowy zacznie popełniać błędy już w częściach sekundy.

Jednym ze sposobów zaradzenia temu zjawisku jest wykorzystanie niezmienników topologicznych czyli znanych właściwości fizycznych, związanych z symetriami, które pozostają niezmienione w przypadku małych, lokalnych zaburzeń danego systemu. Problemem jest zbudowanie takiego układu, który posiadałby wymagane atrybuty topologiczne z jednej strony, z drugiej zaś byłby złożony z takich elementów, jakie umożliwiałyby skonstruowanie komputera kwantowego, zastosowanie bramek kwantowych i kubitów pamięci. Jak stwierdza raport z badań polsko-amerykańskiego zespołu opublikowany w "Physical Review Letters", jest to możliwe.

Naukowcy zaproponowali bowiem wytworzenie pojedynczej ścianki domenowej w kwantowym ferromagnetyku Halla, z zastosowaniem lokalnych bramek elektrostatycznych. Ferromagnetyk pozostaje wtedy w dwuwymiarowym gazie elektronowym, w momencie jeśli dwa poziomy energetyczne elektronów o odwrotnym kierunku spinu przetną się w obecności silnego pola magnetycznego w obszarze efektu kwantowego Halla.

Takie rozwiązanie stanowi podstawę do wytworzenia półprzewodnikowej platformy o znacznej uniwersalności, jaką można zastosować do obliczeń kwantowych. Oparta by ona była na sieci jednowymiarowych kanałów heliakalnych, modyfikowalnej, gdzie operacje kwantowe będzie można realizować poprzez przykładanie napięć do bramek. Rozwiązanie to jest najtańsze z obecnie projektowanych i zarazem dość proste do zastosowania; można więc przewidywać jego upowszechnienie.

MM

INTERIA.PL

Podziel się