Timp de două decenii, a rămas în domeniul teoriei pure. Astăzi însă, această tehnică misterioasă, care părea desprinsă din science-fiction, a atins un prag decisiv: „distilarea stărilor magice” nu mai este doar visul unui fizician, ci a devenit realitate în laboratoarele QuEra.
Pentru a înțelege amploarea acestei revoluții, trebuie mai întâi să pătrundem în fascinanta lume a informaticii cuantice. Spre deosebire de computerele clasice, care operează cu biți având valoarea 0 sau 1, sistemele cuantice folosesc qubiți, capabili să existe simultan în mai multe stări — un fenomen cunoscut sub numele de suprapunere. Această proprietate le conferă, teoretic, o putere de calcul fenomenală. Însă teoria și practica sunt adesea despărțite de o prăpastie: qubiții sunt extrem de fragili — cea mai mică perturbație, precum o variație de temperatură sau o radiație electromagnetică, le poate compromite complet funcționarea.
Pentru a depăși această limitare, cercetătorii au conceput qubiții logici — grupuri de qubiți fizici care se supraveghează reciproc și își corectează erorile. Problema? Acești qubiți logici, deși mai stabili, pot efectua doar operațiuni simple, ce pot fi imitate cu ușurință de supercomputerele clasice. Așa-numitul „avantaj cuantic” a rămas, până acum, pur teoretic.
Aici intervin celebrele „stări magice” — resurse cuantice pre-preparate, esențiale pentru rularea algoritmilor cu adevărat sofisticați. Fără ele, computerele cuantice nu pot exploata pe deplin legile fizicii pentru a procesa informațiile în paralel. Problema? Stările magice brute sunt de calitate slabă, asemenea petrolului extras direct din sol. Pentru a deveni utilizabile, ele trebuie „distilate”: un proces care transformă mai multe stări imperfecte într-una singură, cu puritate aproape ideală. Până acum, distilarea era posibilă doar pe qubiți fizici individuali — prea fragili pentru aplicații reale. Pe de altă parte, qubiții logici, mai robuști, nu permiteau această operațiune. Împăcarea celor două părea imposibilă.
Echipa de la QuEra a reușit însă să rezolve această enigmă: pentru prima dată, au distilat stări magice direct pe qubiți logici. Utilizând computerul cuantic Gemini, au reușit să transforme cinci stări magice de calitate scăzută într-una singură, purificată, și au făcut-o pe qubiți logici de complexități variate. Această realizare deschide calea către „porțile non-Clifford” — operații cuantice atât de complexe încât nu pot fi reproduse nici măcar de cele mai performante supercomputere clasice. Cu alte cuvinte, este tranziția de la cuantic teoretic la cuantic funcțional.
Implicațiile acestei descoperiri, publicate în Nature, se extind cu mult dincolo de cercul fizicienilor. Imaginați-vă computere capabile să simuleze cu precizie molecule complexe pentru a crea medicamente noi, să optimizeze instantaneu rețele globale de transport sau să descifreze comportamentul materiei la scară subatomică. Această putere de procesare paralelă, visată de decenii, devine acum tangibilă.
Sergio Cantu, unul dintre autorii principali ai studiului, rezumă perfect momentul:
„Pentru ca un computer cuantic să fie util, el trebuie să poată realiza calcule lungi și complexe.”
Distilarea stărilor magice pe qubiți logici face, în sfârșit, posibilă această ambiție.
Această descoperire marchează un punct de cotitură în istoria calculului cuantic. După ani de cercetări fundamentale, întrebarea nu mai este dacă aceste mașini vor funcționa, ci când vor începe să ne transforme lumea. „Magia cuantică” părăsește teoria și intră în era aplicațiilor concrete.
Calculul cuantic tolerant la erori nu mai este un orizont îndepărtat — se conturează sub ochii noștri, alimentat de aceste stări misterioase care au fost, în sfârșit, valorificate. O revoluție tăcută, dar promițătoare, care ar putea redefini limitele informaticii și ale cunoașterii științifice.
Poll: Care este impactul distilării stărilor magice pe qubiți logici în domeniul calculului cuantic?
Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România
Leave a Reply