Az Oxford Egyetem kutatói egy nemzetközi fizikuscsoporttal sikeresen tartottak fenn szobahőmérsékleten kvantum-szuperpozíciós állapotot 39 percen át. Ez világrekordnak számít.

De mi az isten az a kvantum-szuperpozíció?

– merülhet fel a teljesen jogos kérdés. Erre a kvantumbitek működésének alaposabb megértése után lehet válaszolni. Dióhéjban:

• A bináris alapokra épülő számítástechnikában egy információs alapegységet, azaz 1 bitet egyesekkel vagy nullákkal lehet leírni. A kettes számrendszert azért használják az informatikában, mert a digitális áramkörökben ezzel a legegyszerűbb dolgozni.
• Az egyesekkel és nullákkal határozható meg, hogy egy információs alapegységnek van-e értéke vagy nincsen.
• A kvantumszámítás nyomokban hasonló elven, de mégis teljesen máshogy működik. A kvantumbitek ugyanis kétállapotú rendszert alkothatnak, így egy kvantumbit egyszerre lehet egyes és nullás is. Amikor ez sikerül, az a kvantum-szuperpozíció.
• A kvantum-szuperpozíció azért jó dolog, mert piszok bonyolult számításokat lehet elvégezni az ilyen elven működő kvantumszámítógépekkel.

Ez elméletben egyszerűen hangzik, de a kvantum-szuperpozíció elérése és fenntartása hihetetlenül nehéz. A korábbi kísérletekben szobahőmérsékleten legfeljebb két másodpercig tudták fenntartani a kvantum-szuperpozíciót. Ezzel szemben a kutatók most abszolút rekordot döntöttek: ők 39 percig tudták fönntartani ezt az állapotot.

A fizikusok a kísérletben egy új módszerrel manipulálták a kvantumbiteket: Ehhez a kutatók egy olyan rendszert használtak, ahol az információt a szilíciumban található foszfor atommagjai tárolják. A rendszert mínusz 269 Celsius-fokról plusz 25-re hevítették – ez nagyjából a szobahőmérsékletnek felel meg.

200 milliárd művelet másodpercenként

A kutatók ezután bemutatták, hogy a kvantum-szuperpozíció több mint fél órán át, egész pontosan 39 percig is fenntartható. A kutatók még akkor is manipulálhatták a kvantumbiteket, amikor a rendszer hőmérséklete már igencsak megemelkedett.

A 39 perc talán nem tűnik soknak, de csupán a másodperc százezredrésze kell ahhoz, hogy megfordítsuk az atommag perdületét a foszforionoknál – ezt a módszert használják a kvantumszámításokhoz. Elméletileg kétmillió műveletet lehetne elvégezni, amíg a szuperpozíció természetes csökkenése meghaladná az egy százalékot. A hosszú életű kvantumbitek igen hasznosak lehetnek mindenkinek, akik kvantumszámítógépet akarnak építeni – mondta el a Wirednek Stephanie Simmons, az Oxford Egyetem Anyagtudományi Tanszékének munkatársa.