Revoluție în calculul cuantic: cercetătorii descoperă noi materiale!

Revoluție în calculul cuantic: cercetătorii descoperă noi materiale!

În ultimii ani, calculul cuantic a apărut ca unul dintre cele mai promițătoare domenii de cercetare care ar putea revoluționa procesarea informațiilor. În centrul acestei tehnologii se află biții cuantici, cunoscuți și sub denumirea de qubiți, care pot asuma mai multe stări în același timp datorită capacității lor de a se suprapune. În timp ce computerele clasice stochează informații în biți care reprezintă doar stările 0 sau 1, qubiții pot fi într-o stare de suprapunere și astfel pot crește semnificativ puterea de calcul. [uni-kiel.de] a raportat că doi qubiți sunt capabili să reprezinte simultan toate cele patru combinații (00, 01, 10, 11).

Una dintre provocările cheie în calculul cuantic este decoerența, un proces care afectează stabilitatea acestor suprapoziții cuantice. Prof. Dr. Nahid Talebi de la Universitatea Christian Albrechts din Kiel explică că răcirea pentru a minimiza întreruperile este utilă, dar complexă și costisitoare. Cercetările actuale se concentrează pe noi materiale care pot permite biți cuantici stabili la temperaturi mai ridicate.

Nitrură de bor hexagonală ca material nou

Un nou studiu publicat pe 8 martie 2025 în Nature Communications explorează nitrura de bor hexagonală (hBN) ca material promițător pentru aplicațiile de informații cuantice. Centrii de culoare din nitrura de bor pot emite lumină și pot funcționa ca qubiți. Cu toate acestea, coerența acestor centre de culoare este instabilă. Lucrarea de cercetare, depusă la 14 ianuarie 2025 și revizuită la 10 februarie 2025, se intitulează „Timpul de decoerență al spinării stării fundamentale a centrelor $V_{B}$ în nitrură de bor hexagonală” și a fost scrisă de Fatemeh Tarighi Tabesh și de coautorii ei. Rezultatele arată că timpul de coerență a ecoului Hahn al spinului electronului $V_{B}$ la temperatura camerei este de aproximativ 30 µs, ceea ce reprezintă un avans în înțelegerea decoerenței defectelor în hBN și pune bazele aplicațiilor practice în tehnologiile cuantice. [arxiv.org]

Un alt aspect relevant al acestei cercetări este noua metodă care face posibilă aducerea în mod specific a defectelor nitrurii de bor într-o stare de suprapunere și citirea lor individuală. Aici, o sursă de fotoni condusă de electroni este folosită pentru a genera fulgerări de lumină care aduc defecte în starea de suprapunere. Aceste sclipiri de lumină durează o femtosecundă și jumătate, deci sunt suficiente pentru a atinge stările de suprapunere dorite.

Perspective și aplicații viitoare

Potențialul calculului cuantic se extinde cu mult dincolo de cercetarea de bază. [das-wissen.de] explică că progresele în acest domeniu pot oferi soluții la probleme complexe care sunt dincolo de accesul computerelor tradiționale. Aplicațiile ar putea include criptografie, știința materialelor, produse farmaceutice și probleme complexe de optimizare. Încheierea cuantică, care permite biților cuantici să își schimbe starea indiferent de distanța fizică, reprezintă un alt avantaj semnificativ.

Companii precum Google, IBM și Honeywell au făcut deja progrese semnificative, punând la dispoziție computerele cuantice prin intermediul platformelor cloud. Cu toate acestea, pentru a realiza toate beneficiile potențiale ale acestei tehnologii, sunt necesare colaborarea interdisciplinară și investițiile în cercetare și dezvoltare. Provocarea de a asigura stabilitatea qubitilor rămâne o problemă centrală care va modela dezvoltarea ulterioară a calculului cuantic.