Επιστήμονες δημιούργησαν τον πρώτο «αθάνατο» κβαντικό υπολογιστή
Μια ομάδα ερευνητών από το Χάρβαρντ και το MIT ανακοίνωσε ένα ιστορικό βήμα στην κβαντική τεχνολογία: δημιούργησε έναν κβαντικό υπολογιστή που λειτούργησε αδιάκοπα για πάνω από δύο ώρες. Αν και αυτό το χρονικό διάστημα μπορεί να φαίνεται μικρό σε σύγκριση με τους συμβατικούς υπολογιστές που λειτουργούν ασταμάτητα επί μήνες, για τα δεδομένα της κβαντικής πληροφορικής πρόκειται για κολοσσιαία πρόοδο, καθώς μέχρι σήμερα τα περισσότερα κβαντικά συστήματα «αντέχουν» μόλις λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου, ενώ τα πιο προηγμένα φτάνουν τα δέκα δευτερόλεπτα.
Η επίτευξη αυτή σηματοδοτεί ένα άλμα σταθερότητας που, σύμφωνα με τους επιστήμονες, ανοίγει τον δρόμο για κβαντικούς υπολογιστές που θα μπορούν να λειτουργούν επ’ αόριστον. «Ακόμη έχουμε δρόμο να διανύσουμε για να κλιμακώσουμε το σύστημα, όμως ο οδικός χάρτης είναι πλέον σαφής», δήλωσε ο ερευνητής Tout T. Wang, μέλος της ομάδας του Χάρβαρντ, προσθέτοντας ότι τα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν «άλλαξαν τα δεδομένα» στη μελέτη της σταθερότητας των κβαντικών συστημάτων.
Η βασική διαφορά μεταξύ ενός παραδοσιακού υπολογιστή και ενός κβαντικού έγκειται στη χρήση qubits — υποατομικών σωματιδίων που αποθηκεύουν και επεξεργάζονται δεδομένα με βάση τις αρχές της κβαντομηχανικής. Ωστόσο, τα qubits είναι εξαιρετικά ευάλωτα: μπορούν να «χαθούν» μέσα από μια διαδικασία γνωστή ως atom loss, προκαλώντας απώλεια πληροφορίας και τελικά κατάρρευση του συστήματος.
Οι ερευνητές κατάφεραν να εξουδετερώσουν αυτό το φαινόμενο με έναν πρωτοποριακό πειραματικό σχεδιασμό που συνδυάζει δύο τεχνολογίες — το λεγόμενο “optical lattice conveyor belt” και τα “optical tweezers”. Χάρη σε αυτές, το σύστημα μπορεί να αντικαθιστά τα χαμένα qubits σε πραγματικό χρόνο, χωρίς να επηρεάζεται η αποθηκευμένη πληροφορία. Το νέο μοντέλο περιλαμβάνει 3.000 qubits και είναι σε θέση να εισάγει 300.000 άτομα το δευτερόλεπτο, εξασφαλίζοντας συνεχή ροή και σταθερότητα.
«Δεν υπάρχει πλέον κανένας θεμελιώδης περιορισμός στο πόσο μπορεί να λειτουργεί ένα τέτοιο σύστημα», τόνισε ο Wang. «Ακόμη κι αν χάνονται άτομα με μικρή πιθανότητα, μπορούμε να τα αντικαθιστούμε άμεσα χωρίς να διαταράσσουμε την κβαντική πληροφορία».
Οι ειδικοί εκτιμούν ότι μέσα στα επόμενα τρία χρόνια θα είναι εφικτή η ανάπτυξη κβαντικών υπολογιστών που θα λειτουργούν “για πάντα”, χάρη στην αυτοανανεούμενη αυτή αρχιτεκτονική. Πρόκειται για ένα άλμα που θα μπορούσε να επιφέρει επανάσταση στην κρυπτογραφία, τη χρηματοοικονομική ανάλυση, την ιατρική και την τεχνητή νοημοσύνη, επιτρέποντας την επίλυση προβλημάτων αδύνατων για τη σημερινή υπολογιστική ισχύ.
Παρότι η τεχνολογία παραμένει ακόμη σε ερευνητικό στάδιο και μακριά από την καθημερινή χρήση, το επίτευγμα του Χάρβαρντ δείχνει ότι το όραμα των πλήρως σταθερών, αυτοσυντηρούμενων κβαντικών μηχανών δεν είναι πια επιστημονική φαντασία αλλά ένα βήμα πριν την πραγματικότητα.