Nyitókép: Wikimedia Commons
A mesterségesintelligencia-fejlesztések mellett a kvantumszámítógép és általában a kvantum-számítástudomány, a két terület esetleges közös nevezőre hozása (amelyre már vannak ígéretes törekvések) a mai infokommunikációs világ „legforróbb topikja.” A párhuzamok azonban itt majdnem véget is érnek, mert míg az MI szép lassan, revolúció helyett látványos evolúcióval a mindennapok szerves részévé vált, addig a kvantumszámítógépről ez nem állítható. A fejlődés persze szintén töretlen, csak jóval lassabb.
Ha a kvantum-megoldások elterjednek, sok iparágat és kutatási területet alakítanak át: információbiztonságot, új tulajdonságokkal rendelkező anyagok, vegyületek fejlesztését, alapvető fizikai jelenségek mérését stb. Kérdés, hogy mikorra várható, amiről megoszlanak a vélemények, szinte senki nem kockáztat részletes prognózisokat.
A tárolás nehézségei
Legutóbb a nemzetközi kutatócsoportot vezető angliai Cambridge Egyetem tudósai mutattak be egy, a kvantumtárolás idejét meghosszabbító, a laboratóriumok mellett a gyakorlatban is működő kvantumszámítógépekhez, kvantumhálózatokhoz öles lépéssel közelebb vivő technikát.
Kvantumszámítógép belsejében (Kép: Envato/Elements)
A kvantumhálózatok elemi építőkövei a spin-foton interfészek biztosítják az állandó kvantuminformáció nagy távolságra elosztható fénnyé, azaz fotonokká alakítását. De milyen interfész alkalmas egyrészt a kvantuminformáció hatékony tárolására, másrészt annak nem kevésbé hatékony átalakítására fénnyé?
Eddig fénytanilag aktív, félvezető kvantumpontokat tartották annak, csakhogy a néhány mikromásodpercnél hosszabb ideig tartó tárolás évtizedes kutatások ellenére sem oldódott meg.
A Cambridge Egyetem által vezetett vizsgálódásokból viszont kiderült, hogy létezik a száz mikromásodpercnél további tárolást eredményező egyszerű anyag-megoldás. Ezt az időskálát ők érték el először, és a változás két nagyságrendű is lehet.
Schrödinger hiperaktív macskája
A kvantumpontok sokezer atomból álló kristályszerkezetek. Mindegyik atom magja rendelkezik a kvantumpont elektronjához kapcsolódó mágneses dipólus-momentummal, elektromosan töltött testek azon sajátosságával, hogy a két (pozitív, negatív) pólus elkülönül, amellyel elveszhet az elektron kvantumbitben tárolt kvantuminformáció. Azonos rácsháló-paraméterekkel rendelkező félvezető anyagokból készített eszközökkel viszont az atommagok ugyanabban a környezetben érezték magukat, és egységesen viselkedtek – állapították meg a kutatók.
Schrödinger macskája (Kép: Wikimedia Commons)
Ennek eredményeként szűrhető ki az „atommag-zaj”, és növelhető szignifikáns mértékben a tárolási idő, tartható fenn tovább a kvantumállapot. Sőt, a kutatók szerint a száznál több mikromásodperc csak a kezdet, és mivel a felfoghatatlanul rövid idő jelentette a legfőbb korlátot, munkájuk egyszerű megoldást kínál.
Kellemes meglepetést is tapasztaltak: az elektron az eszköz elektromos zaját nem, csak az atommagét észleli. Mivel az atommagok elszigetelt kvantumrendszert alkotnak, a koherens elektronok „nyitottabbak”, használhatóbbak. Maga a zaj viszont nem annyira harmonikus, mint számítottak rá, ami azt jelenti, hogy további anyagfejlesztéssel javítható a rendszer kvantumkoherenciája.
„A legtöbb kutató a kvantumbitek zajtól történő elszigetelését az összes interakció kiiktatásával igyekszik megoldani. Kvantumbitjeik kicsit olyanok, mint Schrödinger benyugtatózott, és így a farkukat meghúzó személyekre minimálisan reagáló macskái. A mi macskánk viszont erős stimulánsokon van, és így tényleg szórakoztatóbb” – nyilatkozta Leon Zaporski, az egyik kutató.
