Cercetătorii de la Quantinuum, o companie specializată în calculul cuantic, au făcut un pas esențial către dezvoltarea unor computere cuantice practice și fiabile. Ei au realizat prima teleportare a unui qubit logic utilizând metode cu toleranță la erori. Acest lucru marchează un progres major în acest domeniu promițător. Rezultatele au fost prezentate într-un articol publicat în revista Science. Dar despre ce vorbim mai exact și de ce este atât de important pentru viitorul tehnologiei?
Spre deosebire de computerele tradiționale, care utilizează biți pentru a procesa informații, computerele cuantice lucrează cu qubiți. Biții convenționali pot exista într-o stare de 0 sau 1, în timp ce qubiții pot fi simultan în mai multe stări (0 și 1 în același timp) datorită proprietăților mecanicii cuantice, o proprietate cunoscută sub numele de superpoziție. Această caracteristică permite calculatoarelor cuantice să efectueze calcule mult mai complexe la o viteză mult mai mare decât calculatoarele convenționale.
Cu toate acestea, această putere vine la pachet cu provocări majore. Qubiții sunt extrem de sensibili la condițiile de mediu. Ei pot fi perturbați de interferențe externe, ceea ce duce la erori de calcul. Acesta este unul dintre principalele obstacole în calea dezvoltării computerelor cuantice utilizabile: cum putem garanta rezultate fiabile atunci când erorile sunt atât de frecvente?
Pentru a depăși aceste erori, cercetătorii au dezvoltat ceea ce se numește qubiți logici. Spre deosebire de qubiții fizici, care sunt unitățile de bază ale unui computer cuantic, qubiții logici sunt formați prin combinarea mai multor qubiți fizici. Acest lucru face posibilă corectarea eventualelor erori care pot apărea în timpul calculelor. Qubiții logici sunt un pic ca un grup de muncitori care lucrează împreună pentru a se asigura că munca este făcută corect, chiar dacă unul dintre ei face o greșeală. Cu alte cuvinte, acest mecanism de corectare a erorilor face calculele cuantice mai stabile și mai puțin susceptibile de a produce rezultate incorecte.
Una dintre caracteristicile fascinante ale mecanicii cuantice este ideea de teleportare cuantică. Nu este vorba de mutarea fizică a unui obiect, ci de transferul instantaneu de informații dintr-un loc în altul, folosind un fenomen numit „încrucișare”. Întrepătrunderea cuantică permite ca două particule (sau qubiți) să fie conectate în așa fel încât starea uneia să o afecteze imediat pe cealaltă, indiferent de distanța care le separă. În această ultimă descoperire, cercetătorii Quantinuum au reușit să teleporteze qubiți logici. Aceasta este o realizare revoluționară, deoarece dovedește că informațiile stocate într-un qubit logic pot fi transferate dintr-un loc în altul în mod fiabil, chiar folosind metode de toleranță la erori. Acesta este un pas crucial către realizarea unor calculatoare cuantice practice și eficiente.
Pentru a realiza acest lucru, cercetătorii au utilizat procesorul lor cuantic cu ioni captivi H2 și au testat două metode: teleportarea transversală și teleportarea în rețea. Prima metodă face posibilă manipularea mai multor qubiți în același timp, accelerând astfel procesul de teleportare. A doua metodă implică ajustarea limitelor qubiților, permițând o mai mare compatibilitate între diferite arhitecturi cuantice. Deși ambele abordări au dat rezultate promițătoare, metoda transversală s-a dovedit a fi mai fidelă și mai rapidă.
Deși această descoperire reprezintă un pas important înainte, suntem încă departe de un computer cuantic complet operațional. Cercetătorii trebuie încă să rezolve o serie de provocări tehnice, inclusiv reducerea erorilor la scară largă și gestionarea simultană a mai multor qubiți logici. Cu toate acestea, descoperirea Quantinuum arată că industria face progrese rapide. Prima teleportare a qubiturilor logice utilizând metode de toleranță la erori este un semn promițător că, într-o zi, calculatoarele cuantice vor deveni o realitate, transformând multe aspecte ale vieții noastre de zi cu zi.
Aceste computere ar putea revoluționa multe sectoare. În medicină, ele ar putea simula molecule complexe pentru a accelera descoperirea de noi medicamente. În criptografie, acestea ar fi capabile să spargă cele mai complexe coduri într-un timp record, făcând posibilă, în același timp, crearea de noi metode de securitate imposibil de spart. În sfârșit, în inteligența artificială, aceste mașini ar putea antrena modele de învățare profundă mult mai eficient decât o fac în prezent.
