Komputery kwantowe mogą być łatwiejsze do zbudowania niż zakładano

Opublikowana w "Physical Review Letters" praca pokazuje, że komputery kwantowe powinny być w stanie sprawnie pracować kiedy do jednej czwartej ich elementów składowych jest uszkodzona lub wadliwa.

Komputery kwantowe wykorzystują zjawisko superpozycji kwantowej - bramki logiczne w tradycyjnym komputerze mają wartość 0 lub 1, natomiast kwantowe bramki logiczne mają na raz wartość 1 i 0, do momentu dokonania odczytu, który załamuje funkcję falową. Pojedyncza operacja komputera kwantowego może podać odpowiedź, która jest prawidłowa lub nie, jednak jeżeli takie same działanie wykonamy wiele razy, to średnia odpowiedzi będzie prawidłowa. Powinno to umożliwić bardzo szybkie obliczanie pewnej specyficznej klasy problemów matematycznych, dzięki czemu między innymi możliwe stanie się szybkie i sprawne łamanie wielu ze stosowanych współcześnie algorytmów szyfrowania.

Jednak zbudowanie działającego komputera kwantowego jest jak na razie problemem podobnym do zbudowania działającej elektrowni termojądrowej czy sztucznej inteligencji, które od ponad pół wieku ciągle "będą za 20 lat". Teraz badania przeprowadzone przez dr Seana Barretta z Imperial College London oraz dr Thomasa Stace z Universytetu Queensland, Brisbane w Australii mogą przybliżyć moment zbudowania komputerów kwantowych nadających się do praktycznego wykorzystania. Wykorzystali oni system kodów korekcji błędów w celu ustalenia, jakich informacji brakuje. Cytując Dr Barretta:

Podobnie jak można często stwierdzić, co dane słowo mówi kiedy brakuje w nim paru liter, lub można zrozumieć ogólny sens rozmowy przez kiepskiej jakości linię telefoniczną, skorzystaliśmy z tego pomysłu przy projektowaniu komputera kwantowego.

Przeprowadzone przez naukowców symulacje wykazały, że komputery kwantowe są dużo odporniejsze na błędy niż sądzono poprzednie - do 25% z kubitów (bitów kwantowych) może zostać utracona a komputer i tak powinien zadziałać. Jednak jako że hipoteza ta jest na razie oparta wyłącznie o obliczenia teoretyczne z jej przetestowaniem trzeba będzie poczekać do momentu, kiedy uda się zbudować komputery kwantowe zawierające więcej niż dwa czy trzy kubity.

[via Science Daily]

Leszek Karlik