Anyon nieabelowy - co to jest i dlaczego może zrewolucjonizować rynek komputerów?
Naukowcy ogłosili, że udało im się stworzyć kwazicząstkę, która może pamiętać swoją własną historię. Nazwana „anyonem nieabeliańskim” cząsteczka jest w stanie nie tylko pamiętać, gdzie była, jak się poruszała, a także jakie kroki podjęła, aby się w konkretnym miejscu znaleźć.
Teraz, odkrycie musi jeszcze zostać zweryfikowane i potwierdzone przez innych naukowców. Jeśli okaże się, że istotnie cząsteczki obdarzone „pamięcią” mogą istnieć, mogą na tym bardzo skorzystać komputery kwantowe, co pozwoli im być bardziej odpornymi na błędy.
Komputery kwantowe mogłyby dużo na tym zyskać
Całe środowisko naukowe związane z branżą komputerów kwantowych czeka już od dawna na przełom. To zupełnie nowa dziedzina technologii, bardzo zależna od praw fizycznych, które do tej pory wciąż udało się nam zrozumieć jedynie w części.
Jednym z większych wyzwań stojących przed tą branżą jest to, jak sprawić, by komputer zapamiętywał dane i do tego, by robił to poprawnie. Kubity, czyli bity kwantowe nie nadają się najlepiej do zapisywania informacji. Tak naprawdę, w komputerze kwantowym nie dochodzi do zapisywania danych bezpośrednio w tych jednostkach. Są one w nim przechowywane jako informacje dotyczące relacji pomiędzy kubitami. Dokonane właśnie odkrycie daje dużą nadzieję na to, że proces zapisywania danych w komputerach kwantowych stanie się łatwiejszy niż kiedykolwiek.
To, jak przechowywane są informacje w świecie obliczeń kwantowych, obrazowo tłumaczy Henrik Dyer, fizyk teoretyczny i jeden z badaczy mających swój udział w tym odkryciu:
Wyobraźcie sobie książkę, w której każda strona jest pusta, ale jeśli spojrzysz na wszystkie strony naraz, informacje powoli się sumują. Nawet jeśli zdrapiesz jedną stronę, nie ma to znaczenia, ponieważ informacja znajduje się w korelacji między stronami.
Zwykle badacze łączą kubity z kwazicząstkami zwanymi anyonami abelowymi. Te anyony mogą być dowolnie przemieszczane bez zakłócania wzorców systemu, które zawierają informacje, ponieważ wszystkie są funkcjonalnie identyczne. To powoduje, że są bardzo odporne na potencjalne zakłócenia, ale jednocześnie ta cecha może utrudniać utrzymanie qubitów w odpowiednim porządku. Poza tym praca z anionami abelowymi wymaga urządzeń o dużej mocy obliczeniowej.
Kubity splątane niczym warkocz
Teraz, wspomniany Henrik Dryer i jego zespół badawczy pracujący w firmie Quantinuum zajmującej się obliczeniami kwantowymi twierdzi, że w końcu udało się stworzyć nowy rodzaj kwazicząstki, którego istnienie, jeśli zostanie potwierdzone, mogłoby wyraźnie zmniejszyć wymaganą do operacji kwantowych moc obliczeniową.
Naukowcy twierdzą, że udało im się stworzyć ową cząsteczkę w opracowanym przez nich niedawno komputerze kwantowym H2. Grupa kubitów została splątana ze sobą w szereg przypominający warkocz, co sprawiło, że zyskała ona odpowiednie cechy, jakie powinna mieć kwazicząstka.
Anyony nieabelowe wszystko pamiętają
Anyony nieabelowe to gorący temat wśród badaczy zjawisk kwantowych. Od kilku dekad stawiane są hipotezy dotyczące ich istnienia, jednak nigdy nie udało się zaobserwować w realnym świecie. W przeciwieństwie do anyonów abelowych anyony nieabelowe są w stanie przechowywać informację na temat tego, gdzie się znajdowały. Mało tego, pamiętają także, w jakiej kolejności ich lokalizacja została zmieniona. To oznacza, że mogą śledzić całą historię swojego położenia, co może być bardzo przydatne przy zapisywaniu danych w komputerach kwantowych.
Badacze są pełni nadziei, że tym razem odkrycie nie okaże się fałszywym alarmem. Gdyby anyony nieabeleowe stały się rzeczywistością, komputery kwantowe mogłyby zacząć generować wyniki obliczeń, których stopień poprawności znacznie by się poprawił. To może pozwolić na zdecydowane zmniejszenie mocy wymaganej do zadawania skomplikowanych pytań tym potencjalnie potężnym urządzeniom obliczeniowym.
