თანამედროვე კვანტური გამოთვლების მთავარი გამოწვევა სისტემების არასტაბილურობაა. RIKEN-ის კვანტური გამოთვლების ცენტრის მკვლევართა ჯგუფმა შემოგვთავაზა ინოვაციური მიდგომა, რომელიც კვანტურ კომპიუტერებს უფრო საიმედოს გახდის. მათი კვლევა ფოკუსირებულია ფონონების — ბგერასთან ასოცირებული ნაწილაკების — ცალმხრივ კვანტურ სინქრონიზაციაზე.

ტექნოლოგიურ სფეროში ხშირად გამოიყენება ე.წ. არარეციპროკული კომპონენტები, რომლებიც ერთგვარ „ცალმხრივ ქუჩებად“ მოქმედებს. ეს მოწყობილობები სიგნალებს აძლევს საშუალებას, იმოძრაონ ერთი მიმართულებით, ხოლო საპირისპირო მხარეს მოძრაობას მკაცრად ზღუდავს. ეს მექანიზმი გადამწყვეტია ოპტიკურ და მიკროტალღურ სისტემებში არასასურველი არეკვლების შესამცირებლად.

„არარეციპროკული კომპონენტები საშუალებას გვაძლევს, სიგნალები მივმართოთ სასურველი გზით, ხოლო საპირისპირო მიმართულებით მათი ინტენსივობა მკვეთრად მცირდება“, — აღნიშნავს ფრანკო ნორი, RIKEN-ის კვანტური გამოთვლების ცენტრის მკვლევარი. მისი თქმით, ეს შესაძლებლობა გამოიყენება როგორც სიგნალების დამუშავებაში, ისე ე.წ. „უხილავობის მოსასხამის“ ტექნოლოგიებში.

კვანტურ ფიზიკაში ცალმხრივი სინქრონიზაციის მიღწევა დიდი ხნის განმავლობაში რთულ ამოცანად ითვლებოდა. წინა მცდელობები ხშირად ვერ უძლებდა რეალურ გარემოში არსებულ დაბრკოლებებს, როგორიცაა წარმოების დეფექტები ან გარემო ხმაური.

მკვლევართა ახალმა ჯგუფმა, რომელშიც ფრანკო ნორის გარდა ადამ მირანოვიჩი და დენგ-გაო ლაი შედიან, შეიმუშავეს ტექნიკა, რომელიც ფონონების ცალმხრივ სინქრონიზაციას იძლევა. მეთოდი აერთიანებს ორ განსხვავებულ კვანტურ ეფექტს ერთიან სტრუქტურაში. შედეგად, ფონონები სინქრონიზდება მაშინ, როდესაც მათზე სინათლე ან მაგნიტური ველი ერთი მიმართულებიდან ზემოქმედებს, საპირისპირო შემთხვევაში კი ეს პროცესი არ ხდება.

მკვლევარებისთვის მოულოდნელი აღმოჩნდა სისტემის მაღალი მდგრადობა. „ჩვენ აღფრთოვანებულები ვიყავით, როდესაც აღმოვაჩინეთ, რომ კვანტური სინქრონიზაცია ნარჩუნდება მაშინაც კი, როცა სისტემაში მნიშვნელოვანი დეფექტები და ხმაურია“, — აცხადებს დენგ-გაო ლაი.

ეს აღმოჩენა გზას უხსნის უფრო საიმედო კვანტური პროცესორების შექმნას. სამომავლოდ გუნდი გეგმავს ტექნოლოგიის გამოყენებას კვანტურ ქსელებსა და შეცდომების მიმართ მდგრად კვანტურ გამოთვლებში.