Kvantumkoherencia-idők 2000-2040

A kvantumszámítástechnika koherenciaideje a 2000-es évek eleje óta nagyságrendekkel nőtt. Ha ez az exponenciális fejlődés folytatódik, a közeljövőben másodpercekben vagy akár percekben mérhető koherenciaidők is elérhetővé válhatnak.

A kvantumszámítástechnika

Amikor a legújabb kvantumszámítógépekről beszélünk, a legtöbben a rendszerben lévő kvantumbitek (vagy qubitek) számára összpontosítanak. Bár a qubitek száma nagyon fontos tényező, egy másik fontos mérőszám a koherenciaidő, amely azt méri, hogy egy qubit mennyi ideig képes információt tárolni.

Ahhoz, hogy bonyolult matematikai számításokat lehessen végezni, egy qubitnek a lehető leghosszabb ideig kell megtartania az információt. Ehhez a fizikai qubiteknek a környező környezettől erősen elszigeteltnek kell maradniuk. Ha egy qubitet külső ingerek - például rezgésekből származó háttérzaj, hőmérséklet-változás vagy kóbor elektromágneses mezők - megzavarnak, a qubit állapotára vonatkozó információ "kiszivárog" a dekoherencia néven ismert folyamat során.

Ez tönkreteheti a kvantumhatások kihasználásának képességét. Hosszabb koherenciaidővel több kvantumkaput lehet kihasználni, mielőtt ez bekövetkezne, ami összetettebb számításokat eredményez. Az 1990-es évek végén és a 2000-es évek elején a kvantumszámítógépes rendszerek korlátozott, csak nanoszekundumokban mért koherenciaidővel rendelkeztek. Azóta nagyságrendi javulást értek el, a hibaarányok csökkenése mellett. Az előrelépés több területen is történt - többek között az anyagok, a jobb árnyékolás és a 3D-s architektúrák bevezetése terén. A koherenciaidőkben bekövetkezett néhány jelentős ugrás az új qubit-konstrukcióknak, például a transzmon és a fluxonium qubiteknek köszönhető.

Az elmúlt 20 év nevezetes tanulmányainak koherenciaideje a legutóbbi 22 milliszekundumos idővel. Egy jövőbeli trendvonal is ki van vetítve 2040-ig. A fejlődés ezen üteme alapján megvalósíthatónak tűnik, hogy egy kvantumszámítógép még ebben az évtizedben elérje az egy másodperces vagy annál nagyobb koherenciaidőt. Ha ez a tendencia folytatódik, akkor a 2030-as években 10, 100 vagy akár 1000 másodpercet is elérhetünk. Fontos mérföldkő lesz az RSA-2048 titkosítási kulcsok (a világ legbiztonságosabb algoritmusai közé tartozó) feltörése, amit egy 4100 stabil qubitből álló kvantumszámítógép 10 másodperc alatt tudna elérni. Ugyanez a feladat egy klasszikus számítógépnek körülbelül 300 trillió évbe telne.

#a-kvantumszamitastechnika

By Admin, 2021/10/11