Technologia
Kosmiczne promieniowanie poważnym zagrożeniem dla komputerów kwantowych

Rozwój komputerów kwantowych nabrał ostatnio tempa i wiele osób z zainteresowaniem przygląda się rozwojowi tej technologii. Dziś okazuje się jednak, że przed nami jeszcze wiele przeszkód.

Badacze MIT poinformowali o swoim nowym odkryciu, a mianowicie zagrożeniu dla komputerów kwantowych, jakie niesie ze sobą promieniowanie kosmiczne. Te są bowiem niezwykle wrażliwe na to złożone promieniowanie (korpuskularne i elektromagnetyczne) docierające do Ziemi z przestrzeni kosmicznej i wygląda na to, że będą wymagały specjalnej ochrony. W tradycyjnych komputerach dane reprezentowane są przez bity przyjmujące jedną z dwóch wartości, które zwykle określa się jako 0 (zero) i 1 (jeden). W fizyce kwantowej panują jednak nieco inne zasady, dlatego w komputerach kwantowych bity, a konkretniej kubity, są w stanie egzystować w dowolnej superpozycji dwóch stanów kwantowych. 

Oznacza to, że potrafią wykonywać wiele operacji równocześnie, dzięki czemu są podstawą dużo potężniejszych systemów niż stosowane obecnie klasyczne komputery. Tyle że mają swoje problemy w zakresie praktycznego zastosowania, a jednym z nich jest fakt, że kubity są w stanie przebywać w superpozycji przez bardzo krótki czas. Wszystko dlatego, że są niezwykle wrażliwe na interferencje z zewnątrz, jak ciepło, pole magnetyczne, pole elektryczne czy nawet promieniowanie niskiego poziomu, które nieustannie nas otacza. Ba, a jak się teraz okazuje jest jeszcze jeden potężny „wróg”, a mianowicie promieniowanie, które dociera do naszej planety z kosmosu, bo choć my go nie zauważamy, to potrafi wywołać spustoszenie w elektronice. 

W nowych badaniach naukowcy z MIT i Lincoln Laboratory and Pacific Northwest National Laboratory (jedno z krajowych laboratoriów Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych)  sprawdzali, jak dużym problemem będzie promieniowanie kosmiczne dla komputerów kwantowych. W tym celu umieścili napromieniowane miedziane dyski obok nadprzewodzących kubitów, żeby zmierzyć efekty promieniowania. Eksperymenty zostały przeprowadzone z wykorzystaniem chłodziarki kriogenicznej i środowiska schłodzonego do temperatury 200-krotnie niższej niż panująca w próżni kosmicznej, aby zminimalizować jakiekolwiek zewnętrzne czynniki. Drugi napromieniowany dysk miedziany był badany na zewnątrz tej specjalistycznej lodówki, aby dowiedzieć się, na jak wiele promieniowania system kwantowy był narażony.

Wykorzystując ten zestaw i wiele różnych symulacji udało się ustalić, że czas koherencji, czyli czas przez jaki kubity pozostają w stanie superpozycji, jest ograniczony do 4 milisekund. Kolejne eksperymenty przyniosły potwierdzenie tego wyniku i jednocześnie udowodniły, że jesteśmy w stanie w pewien sposób chronić komputery kwantowe, wystarczy… 2-tonowa ściana z ołowianych cegieł! Jak łatwo się jednak domyślić, nie jest to najbardziej praktyczne rozwiązanie, ale przynajmniej wiemy już, że komputery kwantowe wymagają ochrony i trzeba to wziąć pod uwagę podczas ich budowy. Jedną z możliwych opcji jest umieszczenie ich głęboko pod ziemią, a badacze mają też inny pomysł: - Jeśli chcemy zbudować przemysł, preferujemy łagodzenie efektów promieniowania nad powierzchnią ziemi. Możemy pomyśleć o projektowaniu kubitów z wykorzystaniem hartowania radiacyjnego, dzięki czemu będą mniej wrażliwe na kwazicząstki albo zbudować pułapki na kwazicząstki, dzięki czemu nawet jeśli te będą nieustannie generowane przez promieniowanie, to odsuniemy je od kubitów. To z pewnością nie jest koniec gry - tłumaczą.

Źródło: GeekWeek.pl/MIT