Cercetătorii de la Caltech și ETH Zurich dezvoltă calculatoare cuantice mai accesibile - Proiectele ar putea reduce costurile de producție și îmbunătăți stabilitatea sistemelor cuantice

O reducere drastică a numărului de qubiți necesari ar putea coborî costul calculatoarelor cuantice și ar accelera trecerea lor din laborator spre utilizare practică, potrivit BGR , care trece în revistă rezultate recente ale echipelor de la Caltech și ETH Zurich . Miza economică vine dintr-o schimbare de ordinul mărimii: cercetătorii de la Caltech arată că un calculator cuantic „practic” ar putea fi construit cu aproximativ 10.000–20.000 de qubiți, nu cu milioane, cum se considera anterior. Dacă această estimare se confirmă, platformele cuantice ar deveni mai ușor de dezvoltat și mai ieftin de fabricat, pentru că scade masiv complexitatea hardware. De ce contează numărul de qubiți pentru cost Qubiții sunt echivalentul cuantic al biților, dar sunt mult mai sensibili la perturbări (căldură, zgomot), ceea ce obligă la redundanță: mulți qubiți „fizici” sunt grupați pentru a obține un qubit „logic” mai stabil, cu mai puține erori. În modelul descris de BGR, un calculator cuantic funcțional ar avea nevoie de circa 1.000 de qubiți logici, iar în abordările clasice fiecare qubit logic ar putea necesita în jur de 1.000 de qubiți fizici — adică un total de un milion sau mai mult, o provocare inginerească majoră. Descoperirea asociată Caltech și startup-ului Oratomic (afiliat Caltech) ar reduce această redundanță: folosind qubiți din atomi neutri, ar fi posibilă construirea unui qubit logic din doar cinci qubiți fizici, nu din 1.000. Abordarea folosește atomi neutri prinși și controlați cu „pensete laser”, informația fiind stocată în stările cuantice interne ale unui singur atom. Stabilitate mai bună a operațiilor, tot pe platforme cu atomi neutri În paralel, cercetătorii de la ETH Zurich au prezentat o metodă de a rula operații logice cuantice mai stabile cu qubiți din atomi neutri — un punct critic, deoarece erorile au fost una dintre barierele principale în dezvoltarea unor sisteme practice. Concret, analiza descrie îmbunătățiri la „swap gates” (porți de tip „schimb”), folosite pentru a ruta informația într-un sistem cuantic prin conectarea qubiților și schimbul de stări între ei. Metodele anterioare depindeau puternic de parametri greu de controlat fin (de exemplu, cât de repede este pornit un laser sau cât de precis îi este reglată puterea), iar variații mici puteau introduce erori semnificative. Echipa din Zurich ar fi redus aceste erori folosind un efect numit „fază geometrică”, care depinde de geometria mișcării, nu de intensitatea laserului sau de viteza de deplasare a atomului — ceea ce ar însemna mai puțină instabilitate și mai puține erori. Ce urmează și care sunt limitele deocamdată BGR notează că rezultatul de la Caltech rămâne, în acest stadiu, teoretic, însă echipa a produs deja aranjamente de peste 6.000 de qubiți din atomi neutri. Dacă direcția se confirmă, combinația dintre „mai puțini qubiți necesari” și „operații mai stabile” ar putea apropia de aplicare practică algoritmi precum cel al lui Shor, relevant pentru spargerea unor sisteme criptografice folosite pe scară largă — cu implicații directe pentru industrii precum bankingul și securitatea datelor. [...]