Przewodnik po kubitach

Na całym świecie naukowcy ścigają się w tworzeniu komputerów wykorzystujących niezwykłe zasady mechaniki kwantowej. Takie maszyny mogłyby wykonywać obliczenia niemożliwe do zrealizowania przez komputery konwencjonalne i znacznie szybciej rozwiązywać niektóre problemy.

Magia komputerów kwantowych wynika z ich bitów kwantowych, czyli kubitów. Klasyczne bity komputerowe mogą przyjmować jeden z dwóch stanów: 0 lub 1. Bity kwantowe mogą jednak znajdować się w dziwnym stanie zwanym superpozycją, w którym jednocześnie występują w pewnej kombinacji 0 i 1. Kubity mogą zatem przybierać nieskończoną liczbę możliwych stanów, podobnie jak istnieje nieskończona liczba punktów na powierzchni kuli. Kubity mogą również ulegać splątaniu – specjalnemu związkowi kwantowemu, który sprawia, że operacje wykonywane na jednym kubicie wpływają na inny kubit.

Te właściwości umożliwiają im osiąganie zadziwiających wyników obliczeniowych. Komputer klasyczny rozwiązuje układ labiryntu, próbując po kolei wszystkich ścieżek, natomiast komputery kwantowe mogą w zasadzie zbadać wszystkie możliwe trasy jednocześnie. Kiedy jednak naukowcy dokonują pomiaru kubitu, jego nieograniczone możliwości kolapsują do jednej opcji.

Ale czym właściwie jest kubit? Kubity mogą być zakodowane w wielu układach fizycznych, a naukowcy wciąż poszukują rozwiązań. „Obecnie to otwarte pole badań – mówi Nathalie de Leon, badaczka zajmująca się informatyką kwantową z Princeton University, która jest członkiem kadry naukowej w Google Quantum AI. – Wszystkie te platformy stawiają przed nami pytania, a do tego dochodzą wyzwania związane z inżynierią i skalowaniem”. Oto niektóre z opcji.