Tallennuksen läpimurto: bittejä atomin ytimeen
0
Haaveet kvanttitietokoneesta voivat olla askeleen lähempänä kansainvälisen tutkijaryhmän onnistuessa tallentamaan informaatiota atomin ytimeen ja lukemaan sen siltä takaisin. Lisäksi tämä tapahtui piihin perustuvassa materiaalissa.
Nature-lehden artikkelissa "Solid-state quantum memory using the 31P nuclear spin," Berkley Labin sekä Oxfordin ja Princetonin yliopiston jäsenistä koostuva ryhmä kuvaa kokeitaan epätavallisen puhtaassa ja isotooppisesti räätälöidyssä piikiteessä, johon oli seostettu tarkka määrä fosforia.
Kvantti-informaatiota prosessoitiin fosforin elektroneissa, siirrettiin fosforin ytimeen ja sen jälkeen takaisin elektroneihin. Tämä on ensimmäinen demonstraatio, jossa yksi atomiydin toimii kvanttilaskennan muistina. Kokeissa informaatio saatiin säilymään ytimen spinissä peräti 1,75 sekunnin ajan ja takaisinluennan oikeellisuus oli 90 prosenttia.
Klassisessa laskennassa bittejä tallennetaan elektronien sähköisiin varauksiin. Kvanttilaskennassa yritetään hyödyntää kvanttimaailman spinejä, joiden suunnat voivat superpositiotilassa olla ylös, alas tai molemmat yhtä aikaa. Eli superpositio voi tuottaa kvanttidatabitin eli kubitin.
Tiedontallennuksen eheys haasteena
Kun perinteisen datatavun kolme bittiä voi esittää vain yhtä kahdeksasta tilasta, kvanttivastaava (qubyte) voi esittää kaikki kahdeksan yhdistelmää samalla kertaa. Lisäksi, toisen kvanttiominaisuuden eli lomittumisen avulla kaikki kahdeksan kombinaatiota voidaan toteuttaa samanaikaisesti.
Datatallennuksen eheys on yksi kvanttitietokoneen etenemisen suurimpia haasteita. Vaikka elektronin spini on osoittautunut sopivaksi datan prosessointiin, se on liian hauras muistina käytettäväksi. Data korruptoituu nopeasti muiden elektronien vaikutuksesta. Tämän esteen ylittämiseksi monet tutkijat ovat paneutuneet paremmin suojatun atomin ytimen mahdollisuuksiin.
Tämän tutkijaryhmän seuraava askel on pidentää tallennettujen qubittien säilymisaikaa sillä heidän mukaan siihen ei ole mitään fyysistä rajoitetta. Erittäin puhtailla ja säädellyillä materiaaleilla voidaan saavuttaa jopa vuosien pituisia tallennusaikoja.
Kokeen onnistumiseen vaikutti myös Berkley Labissa toimineen tutkijaryhmän kehittämä spinin lukumekanismin toteuttava transistori. Lukuprosessi on kvanttia hajottamaton, eli spinien tilaa ei vaihdeta luennan aikana. (Prosessori)
