Jelentős mérföldkőhöz érkezett a kvantumszámítástechnika: a kutatóknak először sikerült közvetlenül kiolvasniuk a Majorana qubitek állapotát.
Jelentős mérföldkőhöz érkezett a kvantumszámítástechnika: a kutatóknak először sikerült közvetlenül kiolvasniuk a Majorana qubitek állapotát. Az eredmény komoly előrelépést jelent a zajtűrő, stabil kvantumszámítógépek fejlesztése felé. A kutatás a Spanyol Nemzeti Kutatási Tanács (CSIC) közreműködésével valósult meg.
A Majorana qubitek a topológiai kvantumszámítástechnika egyik legígéretesebb elemei. Ezek az egységek nem egyetlen fizikai ponton tárolják az információt, hanem két, egymással összekapcsolt kvantumállapot – úgynevezett Majorana nulla módok – között osztják meg. Ennek köszönhetően természetes védelmet élveznek a környezeti zajjal szemben, amely a hagyományos qubiteknél gyors dekoherenciát okoz.
„Ez egy kulcsfontosságú előrelépés” – nyilatkozta Ramón Aguado, a madridi Anyagtudományi Intézet kutatója. Elmondása szerint a legnagyobb kihívást az jelentette, miként lehet mérni egy olyan kvantumállapotot, amely nem egyetlen helyen lokalizált. A kutatócsoport erre a problémára egy úgynevezett kvantumkapacitás-méréssel adott választ, amely globális szondaként a teljes rendszer állapotára érzékeny.
A kísérlet során a tudósok egy „Kitaev minimális láncnak” nevezett nanoszerkezetet építettek, amely két félvezető kvantumpöttyből és egy szupravezető kapcsolatból áll. A moduláris felépítés lehetővé tette a Majorana-módok kontrollált létrehozását, így a rendszer viselkedése pontosan szabályozhatóvá vált.
A mérési technikával első alkalommal sikerült valós időben meghatározni a rendszer paritását, vagyis azt, hogy a qubit páros vagy páratlan állapotban van-e. Ez gyakorlatilag az információ közvetlen kiolvasását jelenti. A kutatásban részt vevő Gorm Steffensen szerint a globális mérési módszer olyan információt tett láthatóvá, amelyet a hagyományos, lokális mérések nem tudtak kimutatni.
A vizsgálatok során véletlenszerű paritásugrásokat is megfigyeltek, amelyek elemzéséből milliszekundumnál hosszabb koherenciaidőt mértek. Ez különösen ígéretes eredmény a kvantumtechnológia területén, ahol az állapotok gyakran rendkívül rövid ideig maradnak stabilak.
A projekt a Delfti Műszaki Egyetem és a CSIC együttműködésében valósult meg. A kutatók hangsúlyozzák, hogy az elméleti és kísérleti munka szoros összekapcsolása nélkül nem sikerült volna ilyen pontossággal értelmezni az adatokat.
Az eredmény megerősíti, hogy a topológiai qubitek nemcsak elméleti szinten ígéretesek, hanem gyakorlati körülmények között is mérhetők és stabilak. A Majorana qubitek sikeres dekódolása újabb fontos lépést jelent a robusztus, zajtűrő kvantumszámítógépek felé vezető úton.
Forrás: Science Daily
