Νέο ρεκόρ για τους κβαντικούς επεξεργαστές

Οι κβαντικοί υπολογιστές δεν είναι κάποια εφήμερη τάση της εποχής, αφού στόχος τους είναι - κάποια αρκετά μακροπρόθεσμη στιγμή - η αντικατάσταση των συμβατικών επεξεργαστών του σήμερα. Η πολυπλοκότητα βέβαια του όλου εγχειρήματος (της λειτουργικής δηλαδή χειραγώγησης των qubits) είναι και ο λόγος που από τις αρχές του ‘90 - όπου και άνθισε ο κλάδος - δεν έχει βρεθεί κάποια πλήρως αποτελεσματική μέθοδος, με τις επιστημονικές ομάδες ανά τον κόσμο να χωρίζονται σε στρατόπεδα.

Μεταξύ αυτών, οι υπεραγώγιμοι κβαντικοί υπολογιστές των IBM, Google και Rigetti, εκείνοι του πυριτίου του Πανεπιστημίου της Νέας Νότιας Ουαλίας και της Intel, οι τοπολογικοί στους οποίους έχει εναποθέσει τις ελπίδες της η Microsoft, και τέλος οι ‘παγιδευμένων ιόντων’ όπου προσπαθεί να εξελίξει το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης. Όλα τα είδη έχουν φυσικά τα θετικά και τα αρνητικά του στοιχεία, με τους πρώτους - ίσως ελέω των μεγάλων χρηματικών κονδυλίων που λαμβάνουν - να παρουσιάζουν να μεγαλύτερα πειστήρια βελτίωσης.

Από την άλλη, η μέθοδος που κάνει χρήση παγιδευμένων ιόντων (ή φορτισμένων ατομικών σωματιδίων) μέχρι πρότινος πάσχιζε να αποδείξει τη βιωσιμότητά της, αφού η ταχύτητα της κίνησης αυτών εντός των λογικών πυλών ήταν - το ελάχιστο - αναποτελεσματική. Παραταύτα, η σταθερότητα της φύσης των κβαντικών τους bits είναι ανώτερη από εκείνη που παρουσιάζουν τα υπεραγώγιμα συστήματα, αφού μπορούν με ευκολία να αντικατασταθούν. Η εν λόγω τεχνική βασίζεται στο ότι τα ιόντα μπορούν να περιοριστούν εντός των ορίων που θέτουν τα εκάστοτε ηλεκτρομαγνητικά πεδία, με τα qubits να αποθηκεύονται στη σταθερή ηλεκτρονική μορφή κάθε ιόντος. Ύστερα είναι απλά θέμα εφαρμογής lasers με σκοπό είτε την άμεση εμπλοκή αυτών μεταξύ τους, είτε έμμεσα διαμέσω λογικών πυλών.

Τα παγιδευμένα ιόντα κινούνται σαν ένα εκκρεμές κατά τη λειτουργία της πύλης, αλλά όταν αυτή η διαδικασία επιταχύνεται, γίνονται ευαίσθητα σε διάφορους παράγοντες που προκαλούν σφάλματα. Χρησιμοποιώντας μια τεχνική που διαμορφώνει με ακρίβεια τη δύναμη στα ιόντα έτσι ώστε η απόδοση της πύλης να γίνει ισχυρή σε αυτούς τους παράγοντες, μπορέσαμε να αυξήσουμε την ταχύτητα με συντελεστή 20 έως 60 σε σύγκριση με τις προηγούμενες “καλύτερες” πύλες - μήκους 1,6 μικροδευτερολέπτων, με ακρίβεια 99,8%. - Vera Schäfer και Dr. Chris Balance

Σύμφωνα λοιπόν με την ανακοίνωση, η ερευνητική ομάδα κατάφερε να αυξήσει την ταχύτητα των παγιδευμένων ιόντων εντός των λογικών πυλών, δίχως παράλληλα να υπονομεύσει την ακρίβεια της όλης διεργασίας. Οι ίδιοι δηλώνουν πως έφτασαν επιτέλους στο σημείο όπου η ταχύτητα των λογικών πυλών και η πιστότητα των qubits έχουν αγγίξει επίπεδα που επιτρέπουν τη δημιουργία λειτουργικών κβαντικών υπολογιστών της άνωθεν αρχιτεκτονικής.