A Koppenhágai Egyetem kutatócsoportja megtervezte a világ első olyan kvantumszámítógépes rendszerét, amely lehetővé teszi az összes qubit egyidejű működését anélkül, hogy veszélyeztetné a kvantumkoherenciát. A kutatást áttörésként üdvözölték, amely elhárította a kvantumszámítás méretnövelése és esetleges elterjedése előtt álló egyik legfőbb akadályt.
Mivel a kvantumszámítástechnika még mindig a kezdeti stádiumában van, számos technológiát és qubittípust vizsgálnak párhuzamosan. A dán csapat az áttörést a qubitek egy bizonyos típusában, a spin qubitekben érte el.
"Ahhoz, hogy nagyobb teljesítményű kvantumprocesszorokat kapjunk, nemcsak a qubitek számát kell növelnünk, hanem az egyidejű műveletek számát is, és mi pontosan ezt tettük" - jelentette ki Ferdinand Kuemmeth, a kutatás vezetője.
Jelen állás szerint a kvantumszámítástechnika felé vezető úton két fontos elem a skálázás és a koherencia. Előbbi az egyre több qubit (gondoljunk csak a számítógépmagokra) hozzáadása, hogy a rendszer feldolgozási képességei növekedjenek, az utóbbi pedig azt határozza meg, hogy a rendszer mennyire stabil a munkaterhelés feldolgozása során, és mennyire pontosak az eredményei. Mivel a kvantum skálázás már jó úton halad, ez a kutatás a probléma koherencia részével foglalkozott.
"Most, hogy már van néhány elég jó qubitünk. Ezeket összekapcsoljuk olyan áramkörökben, amelyek számos qubitet képesek működtetni, ugyanakkor elég összetettek ahhoz, hogy képesek legyenek a kvantumszámítási hibák kijavítására. Eddig a spin qubitekkel kapcsolatos kutatások addig jutottak, hogy az áramkörök 2x2 vagy 3x3 qubitből álló tömböket tartalmaztak. A probléma az, hogy ezek qubitjeit csak egyesével lehetett használni egy időben" - mondta Anasua Chatterjee, a kutatócsoport tagja.
A kavantum computing problémáját jól szemlélteti egy levél, amelyet addig nem lehet elolvasni, amíg egy zárt borítékban van. De ha kinyitjuk, azzal megváltoztatjuk a levél állapotát, ami olvashatatlanná teszi a korábban koherens tartalmat. A kvantumfizikában egyetlen qubit manipulálása eddig a környező rendszer már-már katasztrofális dekoherenciáját eredményezte. Tehetát elvész az eredmények pontossága. Ez a kutatás most azt bizonyítja, hogy van mód a teljes qubit alrendszer működtetésére és mérésére anélkül, hogy ez káoszba zuhanna.
Chaterjee kijelentette, hogy az új és igazán jelentős dolog az általuk létrehozott chippel az, hogy egyszerre tudják működtetni és mérni az összes qubitet. Ezt még soha nem mutatták be spin qubitekkel, és sok más típusú qubittel sem.
A kutatók rámutattak megközelítésük legnagyobb hiányosságára is.Bár a vezérlőmechanizmus bizonyítottan fenntartja a kvantumkoherenciát, a jelenlegi kialakítás folyamatos kézi hangolást igényel, azaz a 48 vezérlőelektródát folyamatosan manuálisan kell beállítani, hogy ténylegesen működésre bírják a rendszert. A kutatócsoport most olyan mesterséges intelligenciával működő vezérlőrendszereket keres, amelyek automatikusan, emberi beavatkozás nélkül képesek lennének a rendszer helyes hangolását fenntartani.
