Kvantna računala imaju laserski zid, a ovaj čip ga smanjuje na silicij

Što je potrebno za upravljanje kvantnim računalom koje ima stotine tisuća kubita? Danas odgovor glasi: ogroman broj lasera, svaki usmjeren na pojedinačni ion ili atom. Taj pristup ne skalira se – više kubita znači više lasera, više kablova, više složenosti. Upravo tu prazninu popunjava fotonički čip razvijen u sklopu MITRE-ovog Quantum Moonshot projekta, čiji su rezultati objavljeni u IEEE Spectrumu. Čip, veličine manje od 0,1 kvadratnog milimetra (tek jedan kvadratni milimetar), generira 68,6 milijuna individualnih točaka svjetlosti u sekundi – toliko ih je gusto da gotovo dostiže fizičku granicu difrakcije. Autori su, demonstrirajući mogućnosti, projicirali Monu Lizu na površini manjoj od dvije ljudske stanice jajnika, no to je tek vizualna kurioznost. Prava vrijednost leži u sposobnosti da se umjesto milijuna zasebnih laserskih snopova koristi jedan kompaktni čip za precizno adresiranje pojedinačnih kubita.

Zamjena za lasersku infrastrukturu

Ključni problem današnjih kvantnih procesora jest kvantna ispravka pogrešaka – bez nje nema skalabilnog računala. Ispravka zahtijeva ogroman broj pomoćnih kubita, a svaki od njih treba zasebnu optičku kontrolu. Ovaj fotonički čip, zahvaljujući tehnologiji koja podsjeća na minijaturne DLP projektore, može adresirati tisuće lokacija istovremeno, bez potrebe za vanjskim izvorima svjetlosti i optičkim vlaknima. Prema dostupnim tehničkim detaljima, čip se temelji na MEMS zrcalima koja se pokreću istom brzinom kao i pikseli u modernim projektorima, ali s mnogo većom gustoćom. Istraživači su već pokazali da sustav može pratiti i kompenzirati pomake kubita u stvarnom vremenu – što je ključni preduvjet za kvantnu korekciju pogrešaka.

Šira primjena i hrvatska perspektiva

Iako je primarna namjena čipa kvantno računarstvo, njegove karakteristike – niska potrošnja, minijaturne dimenzije i ogromna brzina – otvaraju vrata i drugim područjima. Augmented reality uređaji, primjerice, mogli bi ugraditi ovakav čip za generiranje oštrih, visokorezolucijskih projekcija bez zasebnih izvora svjetlosti. Isti princip vrijedi i za medicinsko slikanje visokih performansi ili čak prijenosne projektore. Kako se navodi u izvješću IEEE Spectruma, sljedeća generacija AR naočala mogla bi koristiti upravo ovakvu tehnologiju za stvaranje ultrapreciznih 3D mapa prostora. Za hrvatsku tehnološku scenu ovo je signal da se kvantne tehnologije ne razvijaju samo u akademskim laboratorijima – komponente poput ovog čipa ubrzano prelaze u komercijalne aplikacije, a domaći istraživači i start-upovi mogli bi pratiti taj trend kroz suradnje s vodećim institucijama poput MIT-a i Sandia National Laboratories. Dok čip još nije spreman za masovnu proizvodnju, dostupni podaci potvrđuju da je rješenje već testirano u laboratorijskim uvjetima i da se radi na integraciji s postojećim kvantnim platformama.