Inovație Remarcabilă în Conectivitatea Computerelor Quantice
La data de 6 noiembrie 2025, un nou studiu realizat de către Asistentul Profesor Tian Zhong de la Școala de Inginerie Moleculară Pritzker a Universității din Chicago, a promovat o descoperire care ar putea revoluționa conectivitatea în domeniul calculatoarelor cuantice, extinzând distanțele de conectare până la 2,000 de kilometri (1,243 mile). Această realizare marchează o atingere semnificativă a limitelor anterioare și ne aduce mai aproape de conceptul unei rețele cuantice globale.
Computerele cuantice sunt cunoscute pentru puterea și viteza lor incredibilă, dar conectarea lor pe distanțe mari a fost, până în prezent, o provocare majoră. Distanța maximă la care puteau comunica era de câțiva kilometri, ceea ce făcea imposibilă conectarea, de exemplu, a computerului chinez de pe campusul din sudul orașului Chicago cu Willis Tower, situat în centrul orașului.
În noua cercetare publicată în Nature Communications, Zhong a demonstrat o abordare teoretică prin care distanța maximă de conectare ar putea fi extinsă la 2,000 de km. Această proiecție impune posibilitatea ca un computer din Chicago să comunice cu altul aflat în afara Salt Lake City, Utah.
„Pentru prima dată, tehnologia necesară construirii unei rețele cuantice globale este la îndemână,” a declarat Zhong, care a fost distins recent cu prestigiosul Premiu Sturge pentru această realizare.
Tehnici Inovatoare pentru Îmbunătățirea Coerenței Quantice
Realizarea conexiunilor între computerele cuantice se bazează pe procesul de entanglare a atomilor prin intermediul fibrelor optice. Cu cât atomii entangled mențin coerența cuantică pentru o perioadă mai lungă, cu atât mai departe se pot conecta computerele cuantice. Cercetarea lui Zhong a reușit să crească timpul de coerență cuantică al atomilor de erbium de la 0.1 milisecunde la peste 10 milisecunde. Într-un experiment specific, echipa lui a demonstrat o coerență de până la 24 de milisecunde, ceea ce ar putea teoretic să permită conectivitatea pe distanțe de până la 4,000 de km, distanța de la UChicago PME până în Ocaña, Columbia.
Inovația nu a fost rezultatul utilizării unor materiale noi, ci mai degrabă o schimbare în metoda de construcție a acestor materiale. Echipa lui Zhong a creat cristale dopate cu pământuri rare utilizând o tehnică numită epitaxie cu fascicul molecular (MBE), mai degrabă decât metoda tradițională Czochralski. Aceasta a permis construcția acestor cristale atom cu atom, ajutând la menținerea coerenței cuantice pe durate mai lungi.
În contrast cu metoda tradițională Czochralski, care implică topirea materialelor la temperaturi extrem de ridicate, procesul MBE este similar cu imprimarea 3D, prin depunerea unor straturi fine ușor de controlat, rezultând o puritate superioară a materialului.
Pașii Următori înainte de Implementare
Următorul pas în cercetarea lui Zhong implică teste pentru a determina dacă îmbunătățirea timpilor de coerență va permite computerele cuantice să comunice pe distanțe și mai mari. „Înainte de a extinde firul de fibră optică de la Chicago la New York, vom face teste în cadrul laboratorului meu,” a explicat Zhong.
Acest lucru presupune conectarea a două qubiți în refrigeratoare separate de diluție, trecând prin 1,000 de kilometri de cablu rulant. Acesta este un pas semnificativ, dar încă departe de finalitate. „Construim acum al treilea frigider în laboratorul meu. Când totul va fi conectat, vom avea o rețea locală, unde vom putea efectua experimente ce simulează o rețea de lungă distanță,” a adăugat el.
Acest proiect face parte dintr-un obiectiv grandios de a crea o adevărată rețea cuantică, iar cercetările lui Zhong contribuie la realizarea unei noi etape în acest sens.
Informații suplimentare
Informațiile despre acest studiu au fost publicate în articolul semnat de Shobhit Gupta et al, intitulată „Dual epitaxial telecom spin-photon interfaces with long-lived coherence,” în revista Nature Communications.
