Revolucija u kvantnom računalstvu: Istraživači otkrivaju nove materijale!

Revolucija u kvantnom računalstvu: Istraživači otkrivaju nove materijale!

Posljednjih godina kvantno računalstvo postalo je jedno od područja istraživanja koje najviše obećava i koje bi moglo revolucionarizirati obradu informacija. U središtu ove tehnologije su kvantni bitovi, također poznati kao kubiti, koji mogu poprimiti nekoliko stanja u isto vrijeme zahvaljujući svojoj sposobnosti superponiranja. Dok klasična računala pohranjuju informacije u bitove koji predstavljaju samo stanja 0 ili 1, kubiti mogu biti u stanju superpozicije i time značajno povećati računalnu snagu. [uni-kiel.de] izvijestio je da dva kubita mogu istovremeno predstavljati sve četiri kombinacije (00, 01, 10, 11).

Jedan od ključnih izazova u kvantnom računalstvu je dekoherencija, proces koji utječe na stabilnost ovih kvantnih superpozicija. Prof. dr. Nahid Talebi sa Sveučilišta Christian Albrechts u Kielu objašnjava da je hlađenje za minimiziranje poremećaja korisno, ali složeno i skupo. Trenutna istraživanja usmjerena su na nove materijale koji mogu omogućiti stabilne kvantne bitove na višim temperaturama.

Heksagonalni borov nitrid kao novi materijal

Nova studija objavljena 8. ožujka 2025. u časopisu Nature Communications istražuje heksagonalni borov nitrid (hBN) kao obećavajući materijal za kvantne informacijske primjene. Centri boja u borovom nitridu mogu emitirati svjetlost i funkcionirati kao kubiti. Međutim, koherencija ovih centara boja je nestabilna. Istraživački rad, predan 14. siječnja 2025. i revidiran 10. veljače 2025., naslovljen je “Vrijeme dekoherencije spina osnovnog stanja $V_{B}$ centara u heksagonalnom bor nitridu”, a autori su Fatemeh Tarighi Tabesh i njezini koautori. Rezultati pokazuju da je Hahnovo vrijeme koherencije eha spina elektrona $V_{B}$ na sobnoj temperaturi oko 30 µs, što predstavlja napredak u razumijevanju dekoherencije defekata u hBN i postavlja osnovu za praktične primjene u kvantnim tehnologijama. [arxiv.org]

Još jedan relevantan aspekt ovog istraživanja je nova metoda koja omogućuje specifično dovođenje defekata u borovom nitridu u stanje superpozicije i njihovo pojedinačno očitavanje. Ovdje se izvor fotona pokretan elektronima koristi za generiranje bljeskova svjetlosti koji defekte dovode u stanje superpozicije. Ti bljeskovi svjetlosti traju jednu i pol femtosekundu, pa su dovoljni za postizanje željenih stanja superpozicije.

Budući izgledi i primjene

Potencijal kvantnog računalstva daleko nadilazi temeljna istraživanja. [das-wissen.de] objašnjava da napredak u ovom području može pružiti rješenja za složene probleme koji su izvan dosega tradicionalnih računala. Prijave mogu uključivati ​​kriptografiju, znanost o materijalima, farmaceutske proizvode i složene probleme optimizacije. Kvantna isprepletenost, koja kvantnim bitovima omogućuje promjenu stanja bez obzira na fizičku udaljenost, predstavlja još jednu značajnu prednost.

Kompanije poput Googlea, IBM-a i Honeywella već su postigle značajan napredak, učinivši kvantna računala dostupnima putem platformi u oblaku. Međutim, kako bi se ostvarile sve potencijalne prednosti ove tehnologije, nužna je interdisciplinarna suradnja i ulaganje u istraživanje i razvoj. Izazov osiguravanja stabilnosti kubita ostaje središnje pitanje koje će oblikovati daljnji razvoj kvantnog računalstva.