A zürichi ETH Műszaki Egyetem kutatói, Ju Jang és Jiven Csu, történelmet írtak, amikor megépítették az első mechanikai qubitet. Az erre vonatkozó eredményeket a Science folyóiratban publikálták, amely komoly lépést jelent a kvantum-szuperszámítógépek fejlődésében. Ezek a gépek a legbonyolultabb számításokat egy klasszikus számítógép energiafogyasztásának töredékéért tudják majd elvégezni.

A kvantumszámítógépek alapját a qubitek alkotják, amelyek a klasszikus bitek helyett kvantumállapotokat használnak. Számos előnyük mellett a kvantumbitek működése rendkívül érzékeny, és jelenleg különösen nagy hátrányaik léteznek. A kvantumszámítógépek azonnal képesek lehetnek olyan mértékben feltörni a ma elterjedt titkosítást, hogy a banki tranzakciók és személyes adatok védelme komoly kockázatnak lenne kitéve.

Bár a kvantumfölény már egyes kísérleti környezetekben megvalósult, az olyan titkosítások feltörése, mint a klasszikus rendszerek, még messze van. A kutatók szerint a qubitek megbízhatatlansága komoly probléma, amelynek megoldása érdekében egy új mechanikai qubitet fejlesztettek ki.

A különféle tárolási és kezelésüket célzó technológiai megoldások eddig különböző módszereken alapultak, például polarizált fotonok, szupravezető rendszerek, ionok és atommagok spinjein. E megoldások alapvető problémája, hogy az elektromos qubitek koherenciája nem elég magas, és sok esetben az állapotok közötti energiaszintek nem egyformák.

Viszont a zürichi kutatók egy piezoelektromos rezonátorra támaszkodtak, amelyet zafír alapra építettek, és ez a szupravezető qubittel egyesítve lehetővé tette a magasabb koherenciát. Az új mechanikai qubit úgy működik, mint egy dobbal feszített dobbőr, amely képes stabil vagy vibráló állapotot felvenni, vagy a kettő keverékét. Ez a jelenség a kvantum szuperpozíció, ami a kvantumszámítógépek valódi erejét adja.

A kutatók által elért 200 mikroszekundumos koherencia lehetőséget ad arra, hogy a jövőbeni fejlesztések során ezt az értéket még magasabbra emeljék. A mechanikai qubit nemcsak logikai kapuként működhet, hanem kvantumszenzorként is, képes érzékelni elektromágneses erőket és gravitációs mezőket, amely új dimenziókat nyithat a tudományos kutatásban.

A svájci mérnökök által kifejlesztett konstrukció egyedülálló abban, hogy képes gigahertzes frekvencián mérni például a gravitációs hullámok nyomán fellépő mechanikai erőket. Jelenleg ilyen rendszer nincs, és a kutatók aktívan vizsgálják ezt az új technológiát, ami a kvantumfizika következő nagy áttörését ígérheti.

Ez a felfedezés nemcsak a kvantumszámítógépek fejlődésére van hatással, hanem a jövő kvantumbiztonsági rendszereire is. A kvantumérzékelők által nyújtott lehetőségek kontextusában egyértelműen látszik, hogy a kvantumtechnológiák a tudomány és a technológia jövőjét formálják. A kutatók izgatottan várják, hogy a kutatások hol vezetnek tovább!