Shkencëtarët e Oksfordit ndërtojnë superkompjuter kuantik të shkallëzuar dhe arrijnë teleportim?!

Në një përparim të madh drejt realizimit të llogaritjes kuantike, studiuesit e fizikës në Universitetin e Oksfordit kanë demonstruar teleportimin e parë kuantik të qarqeve logjike (portat). Ekipi hulumtues ka lidhur me sukses dy kompjuterë kuantikë të veçantë nëpërmjet një rrjeti fotonik për të formuar një kompjuter kuantik plotësisht të lidhur.

Kompjuterët kuantikë përdorin mekanikën kuantike për të ruajtur dhe përpunuar informacionin. Ndryshe nga kompjuterët binarë, ku njësia bazë e informacionit, ose biti, mund të marrë një pozicion “on” ose “off”, bitet kuantike (qubits) përdorin vetinë e mbivendosjes, ku informacioni mund të ekzistojë në shumë gjendje, për të kryer llogaritjet me shpejtësi shumë më të mëdha se superkompjuterët e sotëm.

Aftësia kompjuterike superiore e kompjuterëve kuantikë mund të ndihmojë në kërkimin mjekësor, të fuqizojë modelet e ndryshimit të klimës dhe të zgjidhë problemet e optimizimit në shumë industri. Kjo është arsyeja pse institutet kërkimore dhe kompanitë private po punojnë për ta sjellë këtë teknologji të avancuar kompjuterike në botën reale.

Por ka një pengesë teknike.

Problemi i shkallëzueshmërisë

Që një kompjuter kuantik të zgjidhë sfidat me të cilat përballet njerëzimi sot, ai duhet të përpunojë shumë informacione të ruajtura në shumë kubit. Për shkak se kompjuterët kuantikë funksionojnë në temperatura jashtëzakonisht të ulëta, ndërtimi i një procesori të madh kuantik që mund të trajtojë miliona kubit në të njëjtën kohë do të nënkuptonte ndërtimin e një makinerie me përmasa të mëdha dhe një infrastrukturë po aq të madhe ftohëse kriogjenike.

Studiuesit janë përpjekur ta zgjidhin këtë problem me një arkitekturë të shkallëzuar, ku modulet mund të lidhen me njëri-tjetrin për të ndërtuar një makinë të madhe. Çdo modul përbëhej nga një numër i vogël kubitesh jonike, të cilat më pas u lidhën së bashku nëpërmjet një kablloje me fibër optike. Këtu, të dhënat transmetohen si fotone dhe jo si sinjale elektrike, gjë që lejon kubitët të ngatërrohen nëpër module.

Teleportimi kuantik i qarqeve logjike (portat)

– Në studimin tonë, ne përdorim teleportimin kuantik për të krijuar ndërveprime midis këtyre sistemeve të largëta. Duke akorduar me kujdes këto ndërveprime, ne mund të kryejmë porta kuantike logjike – operacionet themelore të llogaritjes kuantike – midis kubitëve të vendosur në kompjuterë kuantikë të veçantë. “Ky zbulim na lejon të bashkojmë në mënyrë efektive procesorë të ndryshëm kuantikë në një kompjuter kuantik të vetëm, plotësisht të lidhur,” shpjegoi Dougal Main nga Oksfordi, i cili ishte i përfshirë në kërkim.

Koncepti i një kompjuteri të tillë kuantik buron nga një sistem konvencional superkompjuterik ku disa kompjuterë më të vegjël janë të lidhur për të arritur fuqi më të madhe llogaritëse. Për një kompjuter kuantik, kjo qasje kapërcen problemin e shkallëzueshmërisë duke siguruar mjedisin e nevojshëm për operacionet në shkallë kuantike, të cilat janë të prirura ndaj ndërhyrjeve dhe gabimeve.

Për të demonstruar efektivitetin e qasjes së tyre, studiuesit zbatuan me sukses një kërkim “Grover” (një algoritëm kërkimi kuantik), i cili u përpoq të gjente një artikull specifik në një bazë të dhënash të madhe të pastrukturuar.