Valószínűleg a kvantumszámítógépek megjelenése fogja a következő paradigmaváltást jelenteni a tudományban. Elméletileg sokkal gyorsabban, sokkal bonyolultabb feladatokat lehetne a segítségükkel megoldani a jelenleg felhasznált energia töredékéért. A gyakorlati megvalósítása egy ilyen gépnek viszont rendkívül nehéz.

Atomi szinteken a részecskék nem úgy működnek, ahogyan azt a klasszikus fizikai törvények szerint elvárnánk tőlük. A Heisenberg-féle határozatlansági reláció szerint ugyanis lehetetlen egy részecske helyt és sebességét egyazon pillanatban tetszőleges pontossággal megmérni. Konkrét értékek helyett a részecskét egy hullámfüggvénnyel jellemezzük, ami megadja, hogy mekkora valószínűséggel találjuk a részecskét egy adott fizikai állapotban.

A kvantumgépekben nullák és egyesek helyett ilyen hullámfüggvények segítségével tároljuk az adatokat. Ennek az a nem elhanyagolható előnye a mostani rendszerrel szemben, hogy folytonos értékeket tárolhatunk diszkrét értékek helyett. A kvantumszámítógépekben az információ alapegysége a kvantumbit: ellentétben a mai számítógépekkel, ahol egy biten vagy nulla, vagy egy értéket adhatunk, a kvantumbiteknek egyszerre lehet nulla és egy az értékük. Az elmúlt években a tudósok azt a módszert keresték, amivel fizikailag is megvalósíthatnák a kvantumbitet.

Az egyik legígéretesebb ilyen kutatás a gyémántok kristályszerkezetének egyik speciális hibájával kapcsolatos. Ebben az esetben a gyémántrácsból hiányzik egy szénatom, a közelben pedig egy nitrogénatom tartózkodik. Ez a konfiguráció speciális hullámfüggvényt eredményez, amit a tudósok szerint hatékonyan lehet manipulálni, így felhasználható lenne a kvantumbit előállítására.

Ennek a rendszernek az egyik legnagyobb előnye, hogy szobahőmérsékleten is működik, ellentétben a többi lehetséges jelölttel a kvantumbit szerepére – azok csak viszonylag hidegben, abszolút nulla fok környékén működnek. Másik nagy előny, hogy ez a rácshiba speciális hullámhosszú lézerrel tetszőleges helyen létrehozható a gyémánton belül. Számítógépes szimulációk alapján a kutatók szerint ígéretesnek tűnik ez a kutatási irány.

Forrás: livescience.com