(Kiemelt kép: Unsplash+)
A kvantumbit vagy qubit a kvantum-számítástudomány és a kvantuminformáció alapegysége. A kvantumszámítógép a jövő egyik nagy ígéreteként az emberiség legsúlyosabb problémái, például a klímaválság kezelésére lesz hivatott működőképes megoldásokat találni. Sajnos még messze vagyunk tőle, a jelen infokommunikációjának egyik nagy kihívása az első nemcsak laboratóriumban, rövid ideig, hanem valóban, tehát folyamatosan és a „való világban” is működő kvantumkomputer fejlesztése.
Folyamatosan közelebb kerülünk hozzá, lépésenként araszolunk, és a lépések óriásiak (már ha lehet ilyesmiről beszélni a nanomérettartományban), ami egyértelműen jelzi a feladat nehézségét. Legutóbb a Sydney-i Új Dél-Wales Egyetem (UNSW) kutatói álltak elő a megoldáshoz közelebb vivő javaslattal.
(Credit: unsplash)
Nyúlik, mint a gumicukor
A jövő kvantumszámítógépeinek szilícium mikrochipjeibe többmillió vagy többmilliárd qubitet is beleraknak. Azonban problémát okoz, hogy a milliónyi qubithez milliónyi huzal is kell az áramkör szűk és túlzsúfolt terében. Az ausztrál kutatók szerint úgynevezett gumicukor kvantumpöttyök a megoldás.
Persze semmilyen cukorkára ne gondoljunk, mert a qubit-párok között gumicukorként megnyúlt területekről van szó, amelyekkel nagyobb tér marad a huzalozásra, és mindez az összepárosított qubitek közötti kölcsönhatások megszakítása nélkül kivitelezhető.
A gumicukor kvantumpöttyök koncepció nem új, egyes rendszerekben, például gallium-arzeniddel működik is, a klasszikus és a kvantum-számítástudomány egyik legfontosabb anyagával, a szilíciummal viszont eddig még nem demonstrálták, hogy megvalósítható-e, vagy sem. Az UNSW kutatói laboratóriumban mutatták be, tanulmányban írták le, hogy lehetséges, azaz a qubitek valóban távolabb lehetnek egymástól, és közben mégis kommunikálnak egymással, ráadásul – a gumicukor-effektusnak köszönhetően – az őket összekapcsoló huzalokra is van elég hely.
Milyen vastag egy emberi hajszál?
Ha a párok szétválnak, megszűnik a köztük lévő interakció, márpedig a kvantumalgoritmusok futtatásához párokból álló, két qubites logikai kapuk kellenek. A qubitek közötti távolság eddig a felfoghatatlan néhány tíz nanométer volt. A távolságot nyilvánvalóan mostantól sem leszünk képesek szabad szemmel vizualizálni, de az ausztrál kutatók megoldásának köszönhetően, valamivel tágasabb terük lesz. Összehasonlításként: az emberi hajszál kb. százezer nanométer széles – ezt a számot figyelembe véve, így már lehetnek elképzeléseink arról, hogy milyen miniatűr dimenzióban funkcionálnak a kvantumszámítógép alapegységei.
A kutatók elmondták, hogy még rengeteg munka van hátra, mert eddig csak azt bizonyították be, hogy a gumicukor kvantumpöttyök lehetségesek a szilíciumban. Most viszont a kvantumpötty mindkét végébe egyrészt működő, másrészt egymással kommunikáló qubiteket kell helyezniük. Bíznak a sikerben.
