Un qubit pe bază de heliu lichid ar putea reduce erorile calculatoarelor cuantice de 100 de ori
Erorile sunt principalul obstacol care ține calculatoarele cuantice departe de utilizare practică. Un design teoretic nou arată o cale concretă spre qubiți mult mai stabili, deși prototipul fizic încă nu există.
Fizicieni de la Universitatea din Surrey, Marea Britanie, au proiectat teoretic un nou tip de qubit, numit SHOQ (Superfluid Helium Oscillator Qubit), care ar putea avea o rată de erori de aproximativ 100 de ori mai mică decât qubiții supraconductori folosiți azi în majoritatea calculatoarelor cuantice comerciale. Calculul vine din simulări matematice detaliate, nu dintr-un dispozitiv construit și testat.
Echipa, condusă de dr. Priya Sharma și dr. Eran Ginossar din Quantum Sciences Group al universității, a lucrat împreună cu profesorul Jens Koch de la Northwestern University, SUA. Ideea centrală este să renunțe la circuitele supraconductoare din materiale solide și să folosească în schimb oscilații cuantizate într-un film subțire de heliu superfluid, o stare a materiei care curge fără nicio frecare internă la temperaturi extrem de scăzute.
Cum funcționează
Într-un calculator cuantic obișnuit, informația e stocată în stări cuantice ale unor circuite electronice minuscule, foarte sensibile la zgomot și vibrații din mediu, ceea ce produce erori de calcul. Echipa de la Surrey a calculat că oscilațiile heliului superfluid ar fi mult mai izolate de aceste perturbări, pentru că masa heliului e distribuită uniform și nu interacționează ușor cu impuritățile din materiale solide. Rezultatul, conform calculelor, ar fi o stabilitate mult mai mare a informației cuantice stocate.
Cercetătorii nu s-au limitat la o idee generală, ci au stabilit parametrii tehnici exacți, dimensiuni, frecvențe și temperaturi de operare, necesari pentru a construi un asemenea dispozitiv. Practic, au livrat un plan de construcție, nu doar un concept.
Ce urmează
Pasul următor, spun autorii, este construirea unui prototip fizic și testarea lui în laborator, pentru a vedea dacă predicțiile teoretice se confirmă în realitate. Până atunci, SHOQ rămâne un rezultat pe hârtie, oricât de solid matematic.
Limitarea majoră e clară chiar din design: dispozitivul ar trebui să funcționeze la temperaturi apropiate de zero absolut, condiții tehnice dificile și costisitoare de menținut, așa cum se întâmplă deja cu qubiții supraconductori actuali. Dacă prototipul confirmă însă predicțiile, reducerea erorilor de 100 de ori ar scurta semnificativ drumul spre calculatoare cuantice utile pentru probleme reale, de la descoperirea de medicamente la criptografie.
Studiul a fost publicat în revista științifică npj Quantum Information.