Az ETH Zürich kutatói megalkották az első teljesen mechanikus qubitet – és ez nem csak puszta érdekesség, de komoly áttörést hozhat a kvantumszámítástechnika területén – számol be róla a sajtóközlemény. Az erről szóló tanulmány a Science folyóiratban jelent meg, és ez egy olyan működő qubitet mutat be, amely mechanikai elveken alapul. A hagyományos kvantumrendszerek számos kihívással szembesülnek, de ez a váratlan megközelítés akár ezekre is megoldást kínálhat.

A kvantumszámítógépek képesek olyan bonyolult problémák megoldására, amelyeket a klasszikus számítógépek nem tudnak kezelni. Ezen ígéretes és hangzatos technológia fogaskerekei közé azonban számtalan probléma vet franciakulcsot: ezek közül is kiemelkednek a hagyományos – elektromágneses – qubitek korlátai, amelyek hajlamosak a hibák produkálására. Ennek áthidalására született tehát meg a mechanikus qubit, amely más alapelveken működik, mint tradicionális társa.

A qubitek a hagyományos bitekkel ellentétben – amelyek csupán egyes vagy nullás állapotokat képesek felvenni – képesek mindkét állapotot egyszerre képviselni az úgynevezett szuperpozícióban. A mechanikus qubit esetében a kutatók egy dobszerű membránt terveztek, amely képes információt tárolni állandó, rezgő vagy az előbbi kettő állapotban egyszerre. A hagyományos qubitek másik fő hátránya, hogy rövid élettartamúak. Az ETH csapata ezt a problémát egy stabilabb rendszerrel oldotta meg, amelyben egy piezoelektromos korongot alkalmaztak mechanikus rezonátorként, amelyet egy zafír alapra rögzítettek. Ezt párosították aztán egy szintén zafírra szerelt szupravezető qubittel, egy speciálisan kifejlesztett gyártási eljárás segítségével.

Az így létrehozott mechanikus qubit a hibrid és a hagyományos qubiteknél egyaránt hosszabb koherenciaidőt mutatott. A javulás a felhasznált szupravezető anyagok stabil tulajdonságainak köszönhető, ami jelentős előrelépést jelent a megbízhatóbb és hibamentesebb kvantumszámítógépek felé vezető úton.

A jövőben a kutatók további anyagok tesztelésével kívánják tovább növelni a koherenciaidőt, emellett pedig a céljuk az is, hogy a mechanikus qubiteket kvantumkapukkal (a kvantumkapu a kvantumszámítógépek alapvető építőeleme, amely a qubiteken végez logikai műveleteket) kombinálják, így értékelve teljesítményüket a számítástechnikai alkalmazásokban.

(Kép: az eszköz egy zafír chipből áll, amelynek egyik oldalán egy szupravezető qubit található (szürke téglalapok, balra), míg a másik oldalon egy mechanikai oszcillátorként működő rész helyezkedik el (szürke pont, jobbra), forrás: Uwe Von Luepke/ETH Zürich)