A korábbi megoldásokhoz képest nagyságrendekkel megnövekedett a kvantuminformáció tárolási ideje azoknak a nemzetközi összefogással megvalósult kutatásoknak az eredményeként, amelyekben kutatócsoportjával az Akadémia Lendület kiválósági programjának egyik kutatója, Gali Ádám fizikus, az MTA doktora is részt vesz.
A kvantummemória használatában előrelépést jelentő eredményeikről a tudósok – közöttük Gali Ádám és kutatócsoportjának egyik tagja, Bodrog Zoltán posztdoktor – a rangos Nature Nanotechnology folyóiratban megjelent közleményben számoltak be.
"A kvantumoptika, a kvantuminformatika, az anyagtudomány és az elméleti fizika metszéspontjában végzett kutatásokról van szó, amelyek a Harvard Egyetem, a Stuttgarti Egyetem, az Ausztrál Nemzeti Egyetem, valamint az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont Szilárdtestfizikai és Optikai Intézet lendületes kutatóinak együttműködésében valósultak meg. Mesterségesen előállított gyémánt nanohuzalokban olyan eddig ismeretlen színcentrumot, a látható fény spektrumának egy részét elnyelő kristályszerkezeti hibát fedeztünk fel, amely szobahőmérsékleten tesz lehetővé kvantumbitműveleteket" – ismertette az mta.hu-val kutatásaik lényegét Gali Ádám. A fizikus 2010-ben alakíthatott önálló kutatócsoportot a Magyar Tudományos Akadémia kiválósági programjának köszönhetően. Az ennek keretében folytatott kutatásai egyik ága a kristályokban megvalósítható kvantumbitek felfedezése, illetve a már ismert kvantumbitek fejlesztése.
"A kvantumbitek a jövőbeli kvantumszámítógépek alapjai. Működésük a kvantumbitek vezérlésén alapul, aminek végrehajtása rendkívül nehéz feladat. Az eddigi legsikeresebb szilárdtestbeli kvantumbit az ún. nitrogénvakancia-színcentrum a gyémántban, amelyet egyedülálló módon szobahőmérsékleten lehet manipulálni. Ugyanakkor érdemes új, hatékonyabb megoldásokat is keresni. Ilyennek ígérkezik a szilárd testben felfedezett második, szobahőmérsékleten optikai módszerekkel egyedileg manipulálható színcentrum, amelyben a kvantumbit megvalósítását a benne lévő elektronok és a gyémántban fellelhető szén-13 izotóp kölcsönhatásai adják. Az újonnan felfedezett színcentrum nagy előnye, hogy ebben a kvantuminformációt nagyságrendekkel hosszabb időn át lehet tárolni, mint a nitrogénvakancia-centrumban" – fejtette ki a fizikus.
A kutatási együttműködést vázolva Gali Ádám elmondta, hogy a különleges anyagot, a 200 nanométer átmérőjű, 100 mikrométer hosszúságú gyémánt nanohuzalokat a Harvard Egyetem fizikusai hozták létre, a stuttgarti kutatók biztosították a műszert, amellyel az egyedi színcentrumok kimutathatók. A lendületes kutatók az új színcentrum szimmetriatulajdonságai alapján értelmezték az eredményeket, bizonyítva, hogy valóban kvantumbitművelet történt, a kísérleti eredmények analízisében pedig a canberrai Ausztrál Nemzeti Egyetem munkatársai is részt vettek. Gali Ádám csoportja a továbbiakban az új színcentrum kémiai összetételének meghatározásán dolgozik. "Eredményeink révén egy újabb lépéssel kerültünk közelebb a kvantumszámítógép megalkotásához, ezen belül esetünkben a kvantummemória használatához" – összegezte Gali Ádám.
A kvantumszámítógép olyan számítóeszköz, amelyik úgy végez adatokon számításokat, hogy közvetlen módon használ olyan kifejezetten kvantummechanikai jelenségeket, mint a kvantum-szuperpozíció és a kvantum-összefonódás. Hasonló újelvű architektúra az intervallum számítógép. A hagyományos (vagy klasszikus) számítógépben az információt bitekben tárolják; a kvantumszámítógépben pedig qubitekben. A kvantumszámítás alapelve, hogy kvantumtulajdonságokat használunk adatok ábrázolására és strukturálására, továbbá kvantummechanizmusokat használunk arra, hogy műveleteket végezzünk ezen adatokkal.
Bár a kvantumszámítás még gyermekkorát éli, már végeztek olyan kísérleteket, amelyekben kis számú qubiten hajtottak végre kvantumszámítási műveleteket. A kutatások mind elméleti, mind gyakorlati területeken gyors ütemben folynak; sok nemzeti kormány és katonai ügynökség támogatja a kvantumszámítógépek kifejlesztésére irányuló kvantumszámítási kutatásokat, irányuljanak bár polgári vagy nemzetbiztonsági célokra, mint amilyen például a kriptoanalízis.
Ha nagy kvantumszámítógépeket tudunk építeni, azok bizonyos feladatokat (például a Shor-algoritmust) exponenciálisan gyorsabban tudnak megoldani, mint hagyományos számítógépeink. A kvantumszámítógépek különböznek más számítógépektől, mint például a DNS-számítógép, vagy a tranzisztoralapú számítógép. Bizonyos számítógép architektúrák, mint például az optikai számítógép, használhatják az elektromágneses hullámok klasszikus szuperpozícióját, de a specifikusan kvantummechanikai tulajdonságok nélkül; ezeknek sokkal kisebb lehetőségük van a számítások felgyorsítására, mint a kvantumszámítógépeknek.
Forrás: Richpoi, 2013 június 24, hétfő