39 percen át maradt fenn szobahőmérsékleten egy máskülönben rendkívül törékeny kvantumállapot, ami sok millió számítás elvégzéséhez elegendő.

Az ultragyors kvantumszámítógépek előtt tornyosuló akadályok legújabb áttörési kísérletében egy nemzetközi csapatnak sikerült diadalmaskodnia. A hagyományos számítógépeknél az adatokat egyesek és nullák láncolatával tároljuk, míg a Stephanie Simmons, az Oxford Egyetem anyagtudósa által a Science szaklapban közzétett kísérletben az információ kvantumbitjeit, kubitjeit egy olyan "szuperpozíció" állapotba késztették, amiben egyszerre lehetnek egyesek és nullák, számítások hadát végezve el egyidejűleg.

A kísérletben a csapat- melyben a kanadai Simon Fraser Egyetem kutatói is részt vettek Mike Thewalt vezetésével - mínusz 269 Celsius fokról elkezdték fokozatosan emelni a szilíciumban elhelyezkedő foszforatomok magjaiba kódolt információt hordozó rendszer hőmérsékletét egészen 25 Celsiusig. A szuperpozíció ezen a kellemes hőmérsékleten 39 percen át maradt fenn. A korábbi szobahőmérsékleten mért rekord mindössze két másodperc környékén mozgott. A csapatnak a hőmérséklet emelkedésével sikerült a kubitek manipulálása is, majd az átalakított információk "visszafagyasztása". Ez a kubitek kiolvasásához használt optikai technika csak nagyon alacsony hőmérsékleteken működik.

"39 perc talán nem tűnik túl hosszúnak, de ha figyelembe vesszük, hogy egy foszforion atommag perdületének megfordítása - a kvantumszámításokat futtató művelettípus - csupán a másodperc százezred részét veszi igénybe, akkor elméletileg több mint kétmillió műveletet lehet elvégeztetni, mialatt a szuperpozíció a természetes bomlás következtében egy százalékkal csökken. Ilyen erős és hosszú életű kubitek nagy segítséget jelenthetnek bárki számára, aki egy kvantum számítógép megépítésével kísérletezik" - mondta Simmons. "Ez megnyitja az igazán hosszan tartó koherens információtárolás lehetőségét" - tette hozzá Thewalt.

A csapat egy szilíciumforgáccsal kezdte, amit kis mennyiségű más elemekkel, köztük foszforral támogattak meg. Ahogy fentebb említettük, a kvantuminformációt a foszforatomok magjába kódolták. Minden nukleusz egy belső kvantum-tulajdonsággal rendelkezett, egy perdülettel, melynek hatására egy apró rúdmágnesként viselkedik, amikor mágneses mezőbe helyezik. A perdületek manipulálhatók, hogy felfelé (0), lefelé (1), vagy a kettő közötti bármilyen szögbe mutassanak, megtestesítve a két másik állapot szuperpozícióját.

A csapat mindössze az abszolút nulla fok fölött 4 Celsiusszal készítette elő a kísérletet, majd egy mágneses mezőbe helyezte. További mágneses mező impulzusokat használtak az atomi perdület irányának megbillentéséhez és a szuperpozíció állapotok létrehozásához. Amikor a kísérlet ebben a kriogén hőmérsékletben helyezkedett el, az ionok közel 37 százalékának atommag perdületei - a kvantum koherencia tipikus viszonyítási alapja - körülbelül három órán át maradtak szuperpozíció állapotukban. Ugyanekkora arányban élték túl a szobahőmérsékletet 39 percen át. "Ezek az élettartamok legalább tízszeresek a korábbi kísérletekben mértekhez viszonyítva" - mondta Simmons. "Sikerült azonosítanunk egy alapvetően zajmentes rendszert. Ezek nagy teljesítményű kubitek."

A nagyszabású kvantumszámítások kivitelezése előtt azonban akad még bőven tennivaló. A kísérletben a 10 milliárd foszforion atommag perdületét ugyanabba a kvantumállapotba helyezték, számítások futtatásához azonban a fizikusoknak különböző kubiteket különböző állapotokba kell állítaniuk. "Ez az utolsó nagy kihívás ahhoz, hogy kontrollálhatóan kommunikáljanak egymással" - összegzett Simmons.

Forrás: sg.hu Kattintson ide...