Oamenii de știință au creat un bit cuantic fără erori, sau qubit, dintr-un singur impuls de lumină, ridicând speranțe pentru un computer cuantic bazat pe lumină la temperatura camerei în viitor.
În timp ce biții din computerele clasice stochează informații ca 1 sau 0, qubiții în calculatoare cuantice poate codifica informațiile ca o suprapunere a 1 și 0, ceea ce înseamnă că un qubit poate adopta ambele stări simultan.
Când computerele cuantice vor avea milioane de qubiți în viitor, vor procesa calcule într-o fracțiune din timp în care pot face cele mai puternice supercalculatoare de astăzi. Dar cele mai puternice computere cuantice de până acum au fost construite doar cu aproximativ 1.000 de qubiți.
Majoritatea qubiților sunt fabricați dintr-un metal supraconductor, dar aceștia trebuie să fie răciți aproape zero absolut pentru a realiza stabilitate pentru legile de mecanica cuantică a domina. Qubiții sunt, de asemenea, foarte predispuși la eșec, iar dacă un qubit eșuează în timpul unui calcul, datele pe care le stochează se pierd și un calcul este întârziat.
O modalitate de a rezolva această problemă este să unești mai mulți qubiți folosind legatura cuanticaun efect la care Albert Einstein s-a referit în mod celebru drept „acțiune înfricoșătoare la distanță. Conectându-le intrinsec prin spațiu și timp, astfel încât să împartă o singură stare cuantică, oamenii de știință pot forma un „qubit logic”, stochând aceeași informație în toate elementele constitutive. qubiți fizici. Dacă unul sau mai mulți qubiți fizici eșuează, calculul poate continua deoarece informațiile sunt stocate în altă parte.
Dar aveți nevoie de mulți qubit-uri fizici pentru a crea un singur qubit logic. Compania de calcul cuantic QuEra și cercetătorii de la Harvard, de exemplu, au demonstrat recent un progres în corectarea erorilor cuantice folosind qubiți logici, publicându-și descoperirile pe 6 decembrie 2023, în jurnal. Natură. Acest lucru va duce la lansarea unui computer cuantic cu 10 qubiți logici mai târziu în acest an – dar va fi realizat folosind 256 de qubiți fizici.
Din acest motiv, cercetătorii caută modalități alternative de a crea qubiți și au demonstrat anterior că puteți crea un qubit fizic dintr-un singur foton (particulă de lumină). Acesta poate funcționa și la temperatura camerei, deoarece nu se bazează pe modul convențional de a face qubiți, folosind metale supraconductoare care trebuie răcite. Dar unici qubiti fotonici fizici sunt încă predispuși la eșec.
Într-un studiu publicat în august 2023 în jurnal Natură, oamenii de știință au arătat că puteți încurca cu succes mai mulți qubiți fotonici. Pe baza acestei cercetări, aceeași echipă a demonstrat acum că puteți crea un qubit logic de facto – care are o capacitate inerentă de corectare a erorilor – folosind un singur impuls laser care conține mai mulți fotoni încâlciți de natură. Ei și-au publicat concluziile pe 18 ianuarie în jurnal Ştiinţă.
„Pulsul nostru laser a fost convertit într-o stare optică cuantică care ne oferă o capacitate inerentă de a corecta erorile”, Peter van Loockprofesor de optică cuantică teoretică la Universitatea Johannes Gutenberg din Mainz din Germania și coautor al studiului din 6 decembrie, a declarat într-un afirmație. „Deși sistemul constă doar dintr-un impuls laser și, prin urmare, este foarte mic, poate – în principiu – eradica erorile imediat”.
Pe baza rezultatelor lor, nu este nevoie să creați fotoni individuali ca qubiți din diferite impulsuri de lumină și să-i încurcăți ulterior. Ai nevoie de un singur impuls de lumină pentru a crea un „qubit logic robust”, a adăugat van Loock.
Deși rezultatele sunt promițătoare, qubitul logic pe care l-au creat experimental nu a fost suficient de bun pentru a atinge nivelurile de corectare a erorilor necesare pentru a funcționa ca qubit logic într-un computer cuantic real. Mai degrabă, oamenii de știință au spus că această lucrare arată că puteți transforma un qubit necorectabil într-un qubit corectabil folosind metode fotonice.