Революция в квантовите изчисления: Изследователите откриват нови материали!

Революция в квантовите изчисления: Изследователите откриват нови материали!

През последните години квантовите компютри се очертаха като една от най-обещаващите области на изследване, която може да революционизира обработката на информация. В основата на тази технология са квантовите битове, известни също като кубити, които могат да приемат няколко състояния едновременно благодарение на способността си да наслагват. Докато класическите компютри съхраняват информация в битове, които представляват само състояния 0 или 1, кубитите могат да бъдат в състояние на суперпозиция и по този начин значително да увеличат изчислителната мощност. [uni-kiel.de] съобщава, че два кубита са способни едновременно да представят всичките четири комбинации (00, 01, 10, 11).

Едно от ключовите предизвикателства в квантовите изчисления е декохерентността, процес, който засяга стабилността на тези квантови суперпозиции. Проф. д-р Нахид Талеби от университета Кристиан Албрехтс в Кил обяснява, че охлаждането за минимизиране на прекъсванията е полезно, но сложно и скъпо. Настоящите изследвания се фокусират върху нови материали, които могат да позволят стабилни квантови битове при по-високи температури.

Хексагонален борен нитрид като нов материал

Ново проучване, публикувано на 8 март 2025 г. в Nature Communications, изследва хексагоналния борен нитрид (hBN) като обещаващ материал за приложения на квантовата информация. Цветните центрове в борния нитрид могат да излъчват светлина и да функционират като кубити. Кохерентността на тези цветни центрове обаче е нестабилна. Изследователската статия, представена на 14 януари 2025 г. и преработена на 10 февруари 2025 г., е озаглавена „Време на декохерентност на въртенето на основното състояние на $V_{B}$ центрове в хексагонален борен нитрид“ и е автор на Fatemeh Tarighi Tabesh и нейните съавтори. Резултатите показват, че времето за кохерентност на ехото на Hahn на въртенето на електрона $V_{B}$ при стайна температура е около 30 µs, което представлява напредък в разбирането на декохерентността на дефектите в hBN и поставя основата за практически приложения в квантовите технологии. [arxiv.org]

Друг уместен аспект на това изследване е новият метод, който прави възможно специфичното привеждане на дефекти в борен нитрид в състояние на суперпозиция и прочитането им поотделно. Тук задвижван от електрони източник на фотони се използва за генериране на светкавици, които пренасят дефекти в състояние на суперпозиция. Тези проблясъци на светлина продължават една и половина фемтосекунди, така че са достатъчни за постигане на желаните състояния на суперпозиция.

Бъдещи перспективи и приложения

Потенциалът на квантовите изчисления се простира далеч отвъд фундаменталните изследвания. [das-wissen.de] обяснява, че напредъкът в тази област може да осигури решения на сложни проблеми, които са извън обсега на традиционните компютри. Приложенията могат да включват криптография, наука за материалите, фармацевтични продукти и сложни проблеми с оптимизацията. Квантовото заплитане, което позволява на квантовите битове да променят състоянието си независимо от физическото разстояние, представлява друго значително предимство.

Компании като Google, IBM и Honeywell вече постигнаха значителен напредък, като направиха квантовите компютри достъпни чрез облачни платформи. Въпреки това, за да се реализират пълните потенциални ползи от тази технология, е необходимо интердисциплинарно сътрудничество и инвестиции в научноизследователска и развойна дейност. Предизвикателството да се гарантира стабилността на кубитите остава централен въпрос, който ще оформи по-нататъшното развитие на квантовите изчисления.