Κβαντικοί υπολογιστές: Κινέζοι επιστήμονες έσπασαν το ρεκόρ με 51 qubits!

Την ώρα που όλα τα φώτα είναι στραμμένα στις τεχνολογίες τεχνητής νοημοσύνης, το 2023 έχει φιλοξενήσει και μερικές εξαιρετικά σημαντικές εξελίξεις στον κόσμο της κβαντικής πληροφορικής. Ένα τέτοιο σημαντικό άλμα προόδου μόλις σημειώθηκε από μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Xiao-bo Zhu από το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας.

Οι εν λόγω επιστήμονες κατάφεραν να σπάσουν το ρεκόρ κβαντικής διεμπλοκής (quantum entanglement) με 51 qubits! Το επίτευγμα αυτό αποτελεί ένα κρίσιμο βήμα προς την υπέρβαση της θορυβώδους-ενδιάμεσης κλίμακας της κβαντικής υπολογιστικής (Noisy-Intermediate Scale Quantum - NISQ), ανοίγοντας την πόρτα σε εκθετικά άλματα στις δυνατότητες επεξεργασίας.

Τα πρωτοποριακά πειράματα της ομάδας διεξήχθησαν στον Zuchongzhi, έναν κβαντικό υπολογιστή εξοπλισμένο με 66 superconducting qubits - την ίδια τεχνολογία qubit που προτιμά και η IBM, καθώς και άλλοι ηγέτες της κβαντικής πληροφορικής. Παρά την ακραία απαίτηση του απόλυτου μηδενός οι ερευνητές κατάφεραν να χειραγωγήσουν τα qubits σε μια κατάσταση διεμπλοκής. Η ομάδα χρησιμοποίησε μικροκύματα για να αλληλεπιδράσει με τα μαγνητικά πεδία των qubits, οργανώνοντάς τα σε συγκεκριμένες ακολουθίες ή λογικές πύλες, όπως οι δομές που απαρτίζουν τους πυρήνες ενός CPU στους παραδοσιακούς υπολογιστές.

Κάποιος θα μπορούσε να φανταστεί την κβαντική διεμπλοκή ως έναν ιστό αράχνης, όπου κάθε νήμα είναι διασυνδεδεμένο και η οποιαδήποτε αναταραχή σε οποιοδήποτε σημείο του ιστού γίνεται αντιληπτή σε ολόκληρη τη δομή. Η κατανόηση και η περιγραφή ενός qubit είναι αδύνατη χωρίς να ληφθεί υπόψη η σχέση του με όλα τα άλλα περιπλεγμένα qubit.

Σχολιάζοντας την ανακάλυψη, ο Charles Hill, ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας, περιέγραψε την εμπλοκή ως "βασικό συστατικό των κβαντικών αλγορίθμων", υπογραμμίζοντας τη σημασία του επιτεύγματος του Zhu και της ομάδας του.

Η επαλήθευση της κβαντικής διεμπλοκής που επεκτείνεται πέρα από τα συνδεδεμένα ζεύγη qubits σε μεγαλύτερες ομάδες, αποτέλεσε σημαντική πρόκληση για τους ερευνητές στο παρελθόν, συμπεριλαμβανομένης της ομάδας του Hill. Για να ξεπεράσει αυτό το εμπόδιο, η ομάδα του Zhu ανέπτυξε ένα καινοτόμο πρωτόκολλο ανίχνευσης, καθιστώντας δυνατή την απόδειξη της διεμπλοκής μεγάλης κλίμακας.