Lehendabizi, galdera: zer dira qubitak?
Konputazio klasikoan, tradizionalean, informazioaren oinarrizko unitatea bit bitarra da. Soilik bi egoera horiekin hartzen, prozesatzen eta biltegiratzen dute guztia egungo ordenagailuek. Bit klasikoa soilik 0 edo 1 izan daiteke; hots, bi egoera posibleetatik bakarrean egon daiteke aldi batean.
Konputazio, simulazio eta komunikazio kuantikoetan, berriz, qubita da oinarrizko informazio unitatea, eta mekanika kuantikoko gainezarpenaren fenomenoa baliatzen du bi egoeren konbinazioa lortzeko.
Qubit batek adieraz dezake 0 egoera, 1 egoera, eta izan daiteke aldi berean 0 eta 1 arteko edozein, bi balioen arteko gainezarpenean, 0 izateko probabilitate jakin batekin eta 1 izateko probabilitate jakin batekin.
Irudian, bit klasikoak ipar poloan edo hego poloan existi daitezke, ez bietan. Aldiz, qubitak esferan nonahi existi daitezke.
------------------------------
Korronte supereroaleak
Konputagailu kuantikoetarako probatzen ari diren moduetan gehien zabalduak dira oraingoz qubit supereroaleak. Oinarrian, supereroankortasuna fenomeno kuantikoa da, eta beraz, zirkuitu supereroaleak kontrola daitezkeen sistema kuantiko gisa erabil daitezke, atomo artifizial moduko gisa.
Oinarrian zirkuitua metal supereroalez egindako kondentsadore bat da, konektatua induktore bati, zeina material isolatzailez egina dagoen, bi metal supereroaleak bereiziz qubitaren egoerak mugatu ahal izateko. Korrontea atzera eta aurrera doa zirkuituaren inguruan.
Ordenagailu kuantikoetan erabiliak izateko, atomo artifizialek ezaugarri jakin batzuk izan behar dituzte, eta mota horri transmoi deitzen zaio. Zirkuitu horiek mikrouhin ateen bidez kontrolatzen dira, eta horiek dira, adibidez, Donostiara IBMk ekarriko dituen qubitak. Hala ere, korronte supereroaleetarako beste hainbat ate eta neurketa mota probatzen ari dira munduan.
Enpresak. Google, IBM, Quantum Circuits.
Abantailak. Qubit supereroale sistemak beharrezko neurrietara handituz joatea nahikoa erraza izan da orain arte, eta, horretarako, baliagarria izan da aurretik erdieroaleen industriak egindako lan guztia.
Oztopoak. Baina qubit mota horiek koherentzia denbora txikia dute, «gutxi irauten dutela» esan daiteke, eta, ondorioz, akats asko ematen dituzte. Arlo horretan ikerketa asko geratzen da egiteko. Bestalde, kriogenia ere oztopoa da. Transmoiak tenperatura oso txikietan mantendu behar dira, eta hor irtenbidea eskasa da, supereroankortasuna bera lortzeko lege fisikoengatik.
------------------------------
Ioi harrapatuak
Kasu honetan, eremu magnetiko bidez harrapatutako atomo kargatuak (ioiak) dira qubitak, eta elektroiek markatzen dute haien energia. Egoera kuantikoak laser bidez manipulatzen dira, laserraren argiak hozten eta harrapatzen ditu, eta gainezartzen.
Enpresak. Honeywell, ionQ.
Abantailak. Oso egonkorrak dira, eta kontrol eta neurketa ateen fidagarritasuna frogatua dute. Funtsean, ioi harrapatuentzako beharrezko teknologia jada garatua dago, baina erronka teknikoak oso handiak dira qubit hauentzat.
Oztopoak. Ioi kate luzeak maneiatzea zaila da, eta, ondorioz, qubit mantsoak dira. Gainera ,zenbat eta ioi gehiago izan, orduan eta laser gehiago behar dira. Horrek zaila egiten du puntu jakin batetik aurrera beharrezkoak liratekeen qubit kopuruak iristea.
------------------------------
Siliziozko puntu kuantikoak
Puntu kuantiko bat egitura nanometrikoko erdieroale txiki bat da, gai dena elektroi bat harrapatzeko materialaren zona oso txiki batean. Siliziozko puntu kuantikoetan, elektroiak silizioaren zona ñimiñoetan harrapatzen dira potentzial langen bidez; langa horiek eremu magnetiko bidez sortzen dira, eta silizioaren beraren egiturarekin. Qubit gisa erabiltzeko, egoera kuantikoa harrapatutako elektroiaren spinean biltegiratzen da. Spina oinarrizko partikulen propietate bat da, biraketaren antzeko ezaugarriak dituena.
Enpresak. Intel.
Abantailak Koherentzia denbora luzeagoak dituzte beste qubit motek baino, hau da, gehiago irauten dute kolapsatu gabe. Siliziozko puntu kuantikoak erdieroaleen teknikekin eraikitzen dira, eta, beraz, industria horrek jada eskaintzen dituen abantailak ditu bere alde etorkizunean qubit kopuru handietara iristeko eta fabrikaziorako.
Oztopoak. Zaila da kontrolatzea elektroi bakar baten spina; eremu elektrikoen eta magnetikoen kontrol izugarri zehatza behar da. Bestalde, oraindik ere oso zaila da puntu kuantikoetako qubitak korapilatzea. Hotz handiekin mantendu behar dira.
------------------------------
Qubit topologikoak
Oraindik oso hastapenetan dagoen teknologia da, eta qubit horiei buruz teoriak dioena soilik zati batzuetan frogatu ahal izan da esperimentuetan. Hori bai, teorikoki, garatzen ari diren beste qubit mota guztiak baino askoz ere sendoagoak izango lirateke.
Topologia matematikaren adar bat da, zeinak aztertzen dituen objektu geometrikoen propietate kualitatiboak, transformazio jarraituekin aldatzen ez diren propietateak.
Ideia horrekin sortutako sistemetan, anyonak (bi dimentsioko sistematan soilik existitzen diren kuasipartikula batzuk) bide jakinak jarraituz txirikordatzen dira; nolabait, bide berezietatik pasarazten zaie, eta informazio kuantikoa, egoera kuantikoak, materialaren propietate globaletan kodetuko lirateke (anyonen korapilatzeetan); deformazio jarraituetatik libre, beraz.
Enpresak. Microsoft, Bell Labs.
Abantailak. Akats gutxiko sistemak lirateke, energia aldaketek, zarata elektromagnetikoek eta perturbazio txikiek ez lieketelako eragingo. Koherentzia kuantikoari denbora luzeagoaz eusteko gai izango lirateke.
Oztopoak. Anyonei eusteko gai diren materialak sortzea izugarri zaila izango da, baita haiek bideratzeko ate logiko kuantikoak sortzea ere. Partikula horientzako sistema kuantikoek muturreko hotzak behar dituzte, eta material supereroaleak.
------------------------------
Diamanteetako hutsuneak
Diamantearen kristal sareko karbono atomo bat ordezkatu egiten da nitrogeno atomo batekin, eta, handik hurbil, beste karbono atomo bat egon behar litzatekeen lekuan hutsune bat egon behar da. Diamantearen kristal egituran sortutako huts horri NV zentroa deitzen zaio (nitrogen vacancy), eta propietate elektroniko eta optiko oso bereziak ditu.
Huts horretan harrapatutako elektroien spinak qubit gisa erabil daitezke, mikrouhinen bidez eta laser bidez kontrolatu eta irakurri. Gainera fotolumineszentziari esker modua izan daiteke qubitaren irakurketa optiko ez-hondatzailea lortzeko.
Enpresak. Quantum Diamond Technologies Inc.
Abantailak. Koherentzia handiak lortzen dira, eta tenperatura askotan erabil daitezke, baita inguruneko tenperaturetan ere.
Oztopoak. NV zentroen sorkuntza oraindik oso zaila da teknikoki lortzen, eta horrek zaildu egiten du korapilatze kuantikoa.
Ikusi gehiago
Ikusi gehiago
Ikusi gehiago
Ikusi gehiago
Ikusi gehiago
