Bity kwantowe różnią się od zwykłych tym, że nie tylko przyjmują wartości 0 lub 1, ale również obie jednocześnie. Jest to pokłosiem zjawiska superpozycji i toruje drogę do wykonywania znacznie większej liczby obliczeń w jednym momencie. Dzięki ostatnim postępom mówi się o projektowaniu komputerów kwantowych, które byłyby wyposażone w nawet milion kubitów.
Dla porównania, najbardziej rozbudowany z obecnie dostępnych komputerów kwantowych posiada “zaledwie” 1000 kubitów, co i tak jest genialnym rezultatem, biorąc pod uwagę wyniki sprzed kilku lat. Kubity, choć oferują ogromny potencjał, to zarazem zmagają się z problemami. Jednym z podstawowych jest podatność na szum. Takie zakłócenia wynikają na przykład ze zmian temperatur.
W efekcie kluczowe jest utrzymywanie bardzo niskich wartości, zbliżonych do zera absolutnego, czyli najniższej możliwej temperatury występującej we wszechświecie. Gdy temperatury rosną, pojawia się ryzyko utraty informacji, co może rzecz jasna całkowicie zaburzyć prowadzone obliczenia i wykonywane zadania. Prowadzi to do konkluzji, jakoby nawet komputer kwantowy posiadający milion kubitów nie był odpowiedni, jeśli zabraknie odporności na błędy.
Krzem stworzony przez naukowców z Uniwersytetu w Manchesterze może zostać wykorzystany do projektowania komputerów kwantowych
Zazwyczaj kubity wykonuje się z nadprzewodników pokroju tantalu i niobu, dlatego autorzy wspomnianego artykułu postanowili pójść inną drogą. Wybrali opracowaną przez siebie formę krzemu mającą wyjątkowo wysoką czystość. Ten półprzewodnik jest niezwykle popularny w kontekście tworzenia zwykłych komputerów, ale okazuje się, że także i w odniesieniu do ich kwantowych odpowiedników mógłby mieć gigantyczny potencjał.
Gdzie można dostrzec zalety krzemowych kubitów? Tych jest całkiem sporo, zaczynając od relatywnie długich czasów koherencji, przez możliwość działania w wyższych temperaturach, aż po opcję zmieszczenia wielu kubitów na pojedynczym układzie. Na drodze do sukcesu stał jednak pewien bardzo istotny czynnik: obecność zanieczyszczeń warunkujących występowanie dekoherencji.
Badacze stworzyli więc krzem pozbawiony zanieczyszczeń, nazywając go najczystszym na świecie. Krzem-28, bo o nim mowa, znalazł się w centrum zainteresowania naukowców z Uniwersytetu w Manchesterze. Obserwacje pod mikroskopem potwierdziły, iż chodzi o najczystszą dostępna formę krzemu, a kolejnym krokiem w prowadzonych eksperymentach będzie potwierdzenie, że da się utrzymać spójność kwantową dla wielu kubitów jednocześnie.