Κβαντικοί υπολογιστές: qubit με ένα άτομο πυριτίου

Posted on 23/09/2012

0


Για να δουλέψει ένας κβαντικός υπολογιστής (σύμφωνα το «Ευαγγέλιο»: Κβαντομηχανική ΙΙ, Στέφανος Τραχανάς ) θα πρέπει να μπορεί να διατηρήσει τη συμφωνία φάσεως στις καταστάσεις επαλληλίας των κβαντοδυφίων (qubits) του τουλάχιστον για τόσο χρονικό διάστημα όσο διαρκεί ο υπολογισμός.

Όμως ο καταχωρητής δεν λειτουργεί στο κενό. Είναι ένα μικροσκοπικό – και, προοπτικά, ένα μεσοσκοπικό – κβαντικό σύστημα που αλληλεπιδρά με ένα πολύ μεγαλύτερο «περιβάλλον», συν-πλέκεται μαζί του και ως αποτέλεσμα αυτής της σύμπλεξης υφίσταται απώλεια συμφωνίας η οποία καταστρέφει τις επαλληλίες και μαζί μ’ αυτές όλα τα αναμενόμενα πλεονεκτήματα έναντι του κλασικού υπολογιστή.

Αυτή η αποσυμφώνηση (docoherence) λόγω σύμπλεξης με το περιβάλλον είναι όντως η αχίλλειος πτέρνα του κβαντικού υπολογιστή και από την επιτυχή ή όχι αντιμετώπιση αυτού του θεμελιώδους προβλήματος θα κριθεί η έκβαση του εγχειρήματος. Αν πράγματι θα κατασκευαστούν ρεαλιστικοί κβαντικοί υπολογιστές ή όχι.

Επειδή τόσο ο καταχωρητής όσο και το περιβάλλον του – πολύ περισσότερο το δεύτερο – είναι μεγάλα κβαντικά συστήματα, οι ενεργειακές τους καταστάσεις θα είναι πολύ κοντινές μεταξύ τους και άρα θα αναμιγνύονται πολύ εύκολα έστω και με ασθενή αλληλεπίδραση ανάμεσα στα δυο συστήματα. Και, ως συνέπεια αυτής της ανάμειξης, η κατάσταση του σύνθετου συστήματος – καταχωρητής + περιβάλλον – θα παίρνει τη μορφή

Ψ = ΣcψΦi

που είναι, βεβαίως, μια σύμπλεκτη κατάσταση με όλες τις συνέπειες που απορρέουν από αυτό. Το βασικό λοιπόν πρόβλημα στην κατασκευή κβαντικών υπολογιστών είναι η αποσυμφώνηση των qubits λόγω της αλληλεπίδρασής τους με το περιβάλλον.

Σύμφωνα με την dailytech, ερευνητές από την Αυστραλία έχουν πραγματοποιήσει ένα κρίσιμο βήμα στην εξέλιξη των κβαντικών υπολογιστών, χρησιμοποιώντας ένα άτομο πυριτίου ως qubit. Το qubit κατάφερε να διατηρήσει την συνοχή του για 200 εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου στην πολύ χαμηλή θερμοκρασία των 300 milliKelvin. Η εργασία με τίτλο «A single-atom electron spin qubit in silicon» δημοσιεύεται στο περιοδικό Νature.

Στο βίντεο που ακολουθεί οι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Νέας Νότιας Ουαλίας περιγράφουν το επίτευγμά τους:


http://youtu.be/veDS0D8lEoM

Διαβάστε επίσης:
1. Kβαντικοί υπολογιστές: μια τεχνολογία του λυκόφωτος
2. Πως πραγματοποιείται η κβαντική τηλεμεταφορά