Oamenii de știință au făcut un mare pas înainte în domeniul calculatoarelor cuantice. Ei au dezvoltat cel mai mic computer cuantic din lume. Acesta este de dimensiunea unui computer normal de birou și funcționează la temperatura camerei. Această evoluție promițătoare ar putea revoluționa lumea calculului cuantic, care a fost mult timp limitată de sisteme voluminoase care sunt costisitoare pentru a fi menținute la temperaturi extrem de scăzute.
Un computer cuantic este o mașină care utilizează qubiți pentru a efectua calcule. Spre deosebire de biții din computerele convenționale, care pot fi doar într-o stare binară (0 sau 1), qubiții folosesc suprapunerea (superpoziția) cuantică, ceea ce înseamnă că pot exista simultan în mai multe stări. Acest lucru permite unui computer cuantic să proceseze o cantitate enormă de date în paralel, făcând anumite calcule exponențial mai rapide decât pe un computer clasic.
Principalul obstacol în calea calculului cuantic constă în complexitatea qubiților. Cele mai mulți qubiți supraconductori trebuie menținute la temperaturi extrem de scăzute, aproape de zero absolut (-273°C), pentru a funcționa corect. La aceste temperaturi, materialele supraconductoare pot menține o stare cuantică stabilă și pot permite calcule puternice, dar această infrastructură este complexă, costisitoare și ocupă mult spațiu. Pentru a menține aceste temperaturi sunt necesare mașini masive, frigidere cuantice specializate și cantități enorme de energie.
Aici intervine noua abordare în curs de dezvoltare. Într-un studiu recent publicat în revista Physical Review Applied, o echipă de cercetători a construit un computer cuantic folosind un foton (o particulă de lumină) ca qubit. Această abordare, cunoscută sub denumirea de calcul optic cuantic, eludează necesitatea unei răciri extreme, deoarece fotonii își pot menține starea cuantică la temperatura camerei.
Acest nou computer cuantic funcționează cu ajutorul unui singur foton încorporat într-o fibră optică în formă de inel. Acest singur foton stochează informații într-un mod foarte special: utilizează 32 de intervale de timp (sau ceea ce cercetătorii numesc dimensiuni). Aceasta înseamnă că în acest computer, un singur foton este capabil să proceseze și să stocheze informații în 32 de stări diferite simultan. Acest lucru crește considerabil puterea de procesare a computerului, folosind în același timp o componentă extrem de ușoară. Există deja computere cuantice optice cu sute de fotoni, dar acestea sunt dificil de gestionat. Prin urmare, cercetătorii au preferat să se concentreze pe construirea unei mașini mai mici cu un singur foton stabil.
Firește, acest experiment nu a fost ușor. Fotonii apar aleatoriu și sunt greu de controlat. O altă provocare a fost aceea de a stoca suficiente informații în interior, ceea ce necesită tehnologii avansate pentru a gestiona cu precizie intervalele de timp. Progresele recente în domeniul tehnologiilor cu fibre optice, care permit ghidarea mai precisă a luminii, au fost esențiale pentru depășirea acestor obstacole și pentru a face posibilă această descoperire în domeniul calculului cuantic optic.
Unul dintre cele mai mari avantaje ale acestei noi mașini este dimensiunea sa compactă și ușurința de utilizare. Spre deosebire de computerele cuantice tradiționale, care sunt adesea voluminoase și consumatoare de energie, acest computer poate funcționa la temperatura camerei și are dimensiunea unui computer desktop convențional. Aceasta înseamnă că el consumă mult mai puțină energie, costă mai puțin să funcționeze și ar putea fi utilizat într-o gamă mai largă de medii, fără a fi nevoie de o infrastructură complexă. În plus, această tehnologie este mai stabilă decât alte abordări care utilizează qubiți cu ioni captivi, care necesită lasere complexe pentru a ajusta stările cuantice. Prin urmare, acest sistem optic reprezintă o alternativă mai practică și mai promițătoare pentru viitorul calculului cuantic.
Deși acest computer cuantic optic se află încă în faza de validare a conceptului, cercetătorii au deja ambiția de a-l dezvolta în continuare. Ei doresc să crească capacitatea de stocare a unui singur foton pentru a permite mașinii să proceseze calcule și mai complexe. În cele din urmă, această tehnologie ar putea rivaliza cu sistemele cuantice mai mari și ar putea oferi soluții mai accesibile pentru cercetători și industrie.
Un alt aspect promițător este că acest sistem optic ar putea fi integrat cu ușurință în rețelele de comunicații cuantice de mâine. Computerele care utilizează fotoni s-ar putea conecta la sistemele care utilizează deja lumina pentru a transmite date, facilitând integrarea în infrastructurile existente.
