A kvantumszámítógépek látványos tempóban fejlődnek, de ez sajnos hamarosan megtorpanhat. Az MIT csoport bemutatta, hogy a Földre áramló kozmikus sugarak megzavarhatják a kvantumszámítógépekben található információkat és ezáltal rávilágítottak arra, hogy milyen sérülékenyek is ezek a gépezetek és mire lenne szükség a védelmük érdekében.

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 kísérleteket hígítóval teli hűtőszekrényben végezték, melyet a légüres tér hőmérsékletének 200-szorosára hűtöttek le, ezzel minimalizálva az egyéb behatásokat.

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:

Ha az iparban akarjuk használni, akkor enyhíteni kell a föld feletti sugárzás hatásait. Ezt vagy úgy lehetne kivitelezni, hogy a kvibiteket ellenállóbbá tesszük a sugárzással szemben, vagy eleve megtervezzük a sugárzásból érkező részecskék csapdáit, így még ha folyamatos sugárzás is érné a kvibiteket, el tudnánk különíteni őket a káros részecskéktől. Úgyhogy a játéknak még biztosan nincs vége.
Az eredeti cikk itt olvasható:
https://makronom.mandiner.hu/cikk/20210205_figyelmeztet_az_mit_a_kozmikus_sugarak_destabilizalhatjak_a_kvantum_szamitogepeket