MIT: A kozmikus sugarak destabilizálhatják a kvantumszámítógépeket

A hagyományos számítógépeknél az adatokat bitekben adják meg, mely lehet 0 vagy 1. De a kvantumfizika kísérteties szabályainak köszönhetően a kvantumszámítógépek bitjei - az úgynevezett kvibitek - képesek mindkét állapotban egyszerre létezni. Ez azt jelenti, hogy sok műveletet képesek párhuzamosan végrehajtani, és ezáltal sokkal nagyobb a teljesítményük, mint a meglévő számítógépes rendszereknek.

A kvantumszámítógépek gyakorlati előállításának azonban komoly akadálya van. A kvibiteknek meglehetősen alacsony a koherenciaidejük, tehát viszonylag rövid ideig tudnak ebben a szuperpozíciós – 0 és 1 érték egyidejű felvételére alkalmas - állapotban maradni. Ennek az az oka, hogy érzékenyek a külső behatásokra, mint például a hőmérsékletre, a mágneses és az elektromos mezőkre, valamint az alacsony szintű sugárzásra is, amely napjainkban már folyamatosan körülvesz minket.
A legsúlyosabb behatások azonban az űrből érkeznek. A kozmikus sugarak és az általuk létrehozott másodlagos részecskék zuhognak ránk folyamatosan, és bár személyesen nem is vesszük észre őket, az elektronikában nagy pusztítást tudnak okozni.

Egy új tanulmányban az MIT, a Lincoln Laboratory és a Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) kutatói számszerűsítették, hogy a kozmikus sugarak mekkora problémát is jelentenek a kvantumszámítógépek számára.

A kísérletek során a kutatók rézkorongokat helyeztek a kvibitek mellé a sugárzás hatásainak mérésére.

A hűtőszekrényen kívül elhelyeztek egy másik rézkorongot is, amin szintén a sugárzást vizsgálták, így meg tudták állapítani, hogy a kvantumrendszer mekkora sugárzásnak van kitéve.

Ezen módszer segítségével a kutatói csapat megállapította, hogy a kvibit koherencia ideje körülbelül négy milliszekundumra korlátozódik. További szimulációkat is végeztek, melyek során egy sugárvédő pajzsot helyeztek, majd távolítottak el a rézkorongok és a kvibitek közül, és ezek a kísérletek is megerősítették ezt az értéket. Felmerülhet a kérdés, hogy akkor miért nem használnak a mindennapokban is olyan sugárvédő pajzsot, mint a kísérlet során, de nem ez lenne a legpraktikusabb megoldás, ugyanis ez egy két tonnás ólomtégla fal volt.

A kísérlet azt mutatja, hogy akkor tudjuk a legtöbbet kihozni a kvantumszámítógépekből, ha megfelelő borítással látjuk el őket. Tehát vagy mélyen a föld alá kell költöztetni a gépeket, mint ahogy az a neutrinók keresésénél is zajlott, melyek szintén kozmikus sugárzás mentességet igényeltek, vagy egyéb megoldások után kell kutatni.

William Oliver, a tanulmány szerzője így nyilatkozott: