Πέτυχαν επικοινωνία των qubits μέσω οπτικών ινών σε θερμοκρασία δωματίου

Ένα ακόμη σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στον τομέα της κβαντικής πληροφορικής έκαναν ερευνητές από το Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Αυστρίας (ISTA), οι οποίοι έφτασαν σε ένα σπουδαίο ορόσημο, επιτυγχάνοντας πλήρως οπτική ανάγνωση υπεραγώγιμων qubits.

Όπως σας λέμε συχνά, οι κβαντικοί υπολογιστές αποτελούν το πιο προηγμένο σύνορο στον τομέα της επεξεργασίας δεδομένων, επιτρέποντάς σας να εκτελείτε υπολογισμούς με εκθετικά υψηλότερες ταχύτητες από τους παραδοσιακούς υπολογιστές. Στην καρδιά αυτής της τεχνολογίας βρίσκεται το qubit, το κβαντικό ισοδύναμο του κλασικού bit, το οποίο έχει την ιδιόμορφη ικανότητα να υπάρχει σε πολλές καταστάσεις ταυτόχρονα, επιτρέποντας την ταυτόχρονη εκτέλεση πολλαπλών υπολογισμών.

Μέχρι τώρα, για να αξιοποιηθούν οι κβαντικές ιδιότητες των υλικών, όπως η υπεραγωγιμότητα, ήταν απαραίτητο να λειτουργούν σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν, απαιτώντας ακριβές και πολύπλοκες κρυογονικές υποδομές ψύξης. Αυτός ο περιορισμός αποτελούσε ένα από τα κύρια εμπόδια στην ανάπτυξη πρακτικών και προσιτών κβαντικών υπολογιστών.

Η ερευνητική ομάδα αντιμετώπισε αυτή την πρόκληση εστιάζοντας στην επικοινωνία μεταξύ των qubits μέσω του υπάρχοντος δικτύου οπτικών ινών. Τα υπεραγώγιμα qubits, από τη φύση τους ηλεκτρικά, έχουν περιορισμένο εύρος ζώνης και υπόκεινται εύκολα σε παρεμβολές. Αντίθετα, τα οπτικά σήματα προσφέρουν υψηλό εύρος ζώνης και μπορούν να διαδοθούν με ελάχιστες απώλειες.

«Ιδανικά, θα θέλατε να εξαλείψετε όλα τα ηλεκτρικά σήματα, καθώς η απαραίτητη καλωδίωση μεταφέρει πολλή θερμότητα στους θαλάμους ψύξης όπου βρίσκονται τα qubits. Ωστόσο, αυτό δεν είναι εφικτό», εξήγησε ο Thomas Werner, διδακτορικός φοιτητής στο ISTA που συμμετέχει στην έρευνα.

Η λύση ήρθε μέσω της χρήσης ενός ηλεκτρο-οπτικού μετατροπέα, ο οποίος είναι ικανός να μετατρέπει τα οπτικά σήματα σε συχνότητες μικροκυμάτων κατανοητές από τα qubits. Όταν τα μικροκύματα κατευθύνονται προς ένα qubit, αυτό τα αντανακλά, δημιουργώντας έτσι επικοινωνία με τον μετατροπέα και σύνδεση με τον έξω κόσμο.

«Δείξαμε ότι είναι δυνατόν να στείλουμε υπέρυθρο φως κοντά σε qubits χωρίς να τα κάνουμε να χάσουν την υπεραγωγιμότητα», πρόσθεσε ο Werner. Η προσέγγιση αυτή βοηθά επίσης να ξεπεραστούν οι περιορισμοί των συμβατικών συστημάτων ανάγνωσης, τα οποία είναι επιρρεπή σε σφάλματα και απαιτούν πολυάριθμες διορθώσεις.

Ο Georg Arnold, πρώην διδακτορικός φοιτητής του ISTA που συμμετείχε στο project, υπογράμμισε τις πιθανές εφαρμογές αυτής της ανακάλυψης:

Αυτή η νέα προσέγγιση θα μπορούσε να μας επιτρέψει να αυξήσουμε τον αριθμό των qubits μέχρι να είναι χρήσιμα για υπολογισμούς. Θέτει επίσης τα θεμέλια για την κατασκευή ενός δικτύου υπεραγώγιμων κβαντικών υπολογιστών συνδεδεμένων μέσω οπτικών ινών σε θερμοκρασία δωματίου.

[via]