Komputery kwantowe: Chiny biją rekord w liczbie splątanych kubitów

Często piszemy o postępach w rozwoju technologii kwantowej, m.in. o wypuszczeniu przez Intela na rynek procesora kwantowego czy ambitnych planach Microsoftu dotyczących ich superkomputera. Jak podaje Tom’sHardware, tym razem to Chińczycy mają swoje pięć minut – konstrukcja, którą zbudowali, opiera się na rewolucyjnym splątaniu 51 kubitów.

Przypominamy: kubit to podstawowa jednostka informacji kwantowej, która w przypadku komputerów kwantowych odpowiada znanemu nam skądinąd bitowi. Jest ona jednak dużo bardziej obiecująca niż tradycyjny bit: w ramach jednego kubitu możemy poznać np. prawdopodobieństwo pewnych zdarzeń (kubit może nas np. informować, że prawdopodobieństwo jedynki wynosi 27%, a zera – 73%).

W nieco innym rozumieniu (z którego będę dalej korzystać) przez kubit rozumiemy to, co odpowiada wspomnianej jednostce, a więc konkretną cząstkę elementarną. W tym świetle dużo łatwiej zrozumieć główne problemy z technologią kwantową – fizyczne kubity są wyjątkowo delikatne i niestabilne. Jakikolwiek wpływ otoczenia może zaburzyć pracę komputera kwantowego.

Obiecującą możliwością jest doprowadzenie kubitów do tzw. kwantowego splątania. W dużym skrócie i uproszczeniu polega ono na powiązaniu kubitów w system, w którym każda cząstka zależy od innej. Dzięki temu przetwarzana przez nie informacja jest dużo stabilniejsza. Do tego samego dąży obecnie m.in. Microsoft, łącząc kubity fizyczne w kubity logiczne, czyli grupy cząstek utrzymujących ten sam stan kwantowy.

Ostatni sukces w zakresie kwantowego splątania należy właśnie do Chin: naukowcy z Państwa Środka splątali 51 kubitów. Zaawansowanie technologiczne tej operacji jest imponujące: kubity należało najpierw schłodzić do zera bezwzględnego, czyli -273,15 stopni Celsjusza, a potem zmieniać ich stan poprzez mikrofale wchodzące w interakcje z polami magnetycznymi kubitów.

W przeszłości podejmowano już próby powiązania tak dużych liczb kubitów (Australijczyk Charles Hill próbował splątać 65 cząstek), ale to chińskim naukowcom po raz pierwszy udało się udowodnić, że splątanie dotyczy całej grupy obiektów, a nie tylko powiązanych par.

Komputery kwantowe to wciąż w dużej mierze technologia przyszłości i przy obecnych możliwościach niewiele jest ich praktycznych zastosowań. Postęp Chińczyków stanowi jednak istotny krok w rozwoju tych maszyn.