Revolucija v kvantnem računalništvu: raziskovalci odkrivajo nove materiale!

Revolucija v kvantnem računalništvu: raziskovalci odkrivajo nove materiale!

V zadnjih letih se je kvantno računalništvo pokazalo kot eno najbolj obetavnih področij raziskav, ki bi lahko spremenilo procesiranje informacij. V središču te tehnologije so kvantni biti, znani tudi kot kubiti, ki lahko zaradi svoje zmožnosti superpozicije prevzamejo več stanj hkrati. Medtem ko klasični računalniki shranjujejo informacije v bitih, ki predstavljajo le stanja 0 ali 1, so kubiti lahko v stanju superpozicije in tako bistveno povečajo računalniško moč. [uni-kiel.de] je poročal, da lahko dva kubita hkrati predstavljata vse štiri kombinacije (00, 01, 10, 11).

Eden ključnih izzivov kvantnega računalništva je dekoherenca, proces, ki vpliva na stabilnost teh kvantnih superpozicij. Profesor dr. Nahid Talebi z univerze Christian Albrechts v Kielu pojasnjuje, da je hlajenje za zmanjšanje motenj koristno, vendar zapleteno in drago. Sedanje raziskave se osredotočajo na nove materiale, ki lahko omogočijo stabilne kvantne bite pri višjih temperaturah.

Heksagonalni borov nitrid kot nov material

Nova študija, objavljena 8. marca 2025 v Nature Communications, raziskuje heksagonalni borov nitrid (hBN) kot obetaven material za aplikacije kvantnih informacij. Barvni centri v borovem nitridu lahko oddajajo svetlobo in delujejo kot kubiti. Vendar pa je koherenca teh barvnih središč nestabilna. Raziskovalni članek, oddan 14. januarja 2025 in revidiran 10. februarja 2025, ima naslov »Dekoherenčni čas vrtenja osnovnega stanja centrov $V_{B}$ v heksagonalnem borovem nitridu« in je bil avtor Fatemeh Tarighi Tabesh s soavtorji. Rezultati kažejo, da je koherentni čas Hahnovega odmeva vrtenja elektrona $V_{B}$ pri sobni temperaturi približno 30 µs, kar predstavlja napredek pri razumevanju dekoherence napak v hBN in postavlja osnovo za praktično uporabo v kvantnih tehnologijah. [arxiv.org]

Drug pomemben vidik te raziskave je nova metoda, ki omogoča specifično spravljanje napak v borovem nitridu v superpozicijsko stanje in njihovo individualno branje. Tu se uporablja fotonski vir, ki ga poganjajo elektroni, za ustvarjanje svetlobnih bliskov, ki pripeljejo napake v stanje superpozicije. Ti svetlobni bliski trajajo eno in pol femtosekunde, zato zadostujejo za dosego želenih superpozicijskih stanj.

Obeti in aplikacije v prihodnosti

Potencial kvantnega računalništva sega daleč onkraj osnovnih raziskav. [das-wissen.de] pojasnjuje, da lahko napredek na tem področju ponudi rešitve za kompleksne probleme, ki so zunaj dosega tradicionalnih računalnikov. Aplikacije bi lahko vključevale kriptografijo, znanost o materialih, farmacevtske izdelke in zapletene probleme optimizacije. Kvantna prepletenost, ki kvantnim bitom omogoča spreminjanje stanja ne glede na fizično razdaljo, predstavlja še eno pomembno prednost.

Podjetja, kot so Google, IBM in Honeywell, so že dosegla pomemben napredek, saj so kvantne računalnike omogočili prek platform v oblaku. Vendar pa je za uresničitev vseh možnih koristi te tehnologije potrebno interdisciplinarno sodelovanje ter naložbe v raziskave in razvoj. Izziv zagotavljanja stabilnosti kubitov ostaja osrednje vprašanje, ki bo krojilo nadaljnji razvoj kvantnega računalništva.