A Bose–Einstein-kondenzáció (BEK) az anyag ötödik halmazállapota, ahol bozonokból álló híg gáz extrém alacsony hőmérsékleten – az abszolút nulla közelében, jellemzően nanokelvin tartományban – egyetlen koherens kvantumállapotba sűrűsödik.A bozonok (egész spinű részecskék, mint a rubídium-87 atomok). Alacsony hőmérsékleten a bozonok nagy része az alaplapotba kerül, mivel nincs Pauli-kizárási elv, így makroszkopikus kvantumjelenségek, mint a koherens hullámfüggvények figyelhetők meg. Laboratóriumban lézerhűtéssel és mágneses csapdázással lehet előállítani. A gázt normál légköri sűrűség ezredrészére hűtik, ahol akár több ezer atom viselkedik egyetlen "szuperatomként". A kondenzátum koherens, lézerszerű viselkedést mutat: interferencia- és diffrakciómintákat hoz létre, szuper folyékonysághoz vezethet, és kvantumszámítógépek alapja lehet. Későbbi űrben (pl. Nemzetközi Űrállomáson) és más bozonokkal (pl. fotonok) is létrehozták. Ezzel a kvantumkommunikáció és biztonságos adatátviteli területre fókuszálnak. Ezekben a kutatás kvantumkulcskeresési protokollokat fejlesztenek, felhasználják a kvantummechanika alapelveit, mint a szuperpozíciót és az összefonódást, a hagyományos titkosításoknál magasabb szintű védelmet. Kvantumkulcscsere (QKD) : Gyakorlati hálózatokban tesztelt protokollok, amelyek fotoncsomagokkal valósítják meg a biztonságos kulcsosztást, és nem igazodtak a kvantum rácspontosság miatt. Titkosító hálózatok : Többcsomópontos rendszerek fejlesztése, például a BME-vel együttműködve Magyarország első kvantumalapú titkosító hálózatát tesztelték sikeresen. Kiberbiztonság : Optimalizálási feladatok megoldása kvantumalgoritmusokkal, például pénzügyi modellezésben vagy logisztikában, ahol a megoldások gyorsabb feldolgozása kulcsfontosságú.
Ezek az alkalmazások még kísérleti stádiumban vannak, de a gyógyszerkutatástól a klímamodellezésig terjedő potenciállal bírnak a jövőben. A BEK (Bose–Einstein-kondenzátum) speciális kvantumállapot, ahol sok bozon azonos kvantumszintre kerül, és ez a kvantum viselkedés bizonyosumalgoritmusokban és hibajavítási eljárásokban hasznosulhat. A BEK-et elsősorban analóg kvantumszimulációkban alkalmazzák, ahol a kondenzátum természetes koherenciáját többek között a szupravezető rendszerek vagy anyagok kvantumdinamikájának modellezésére. Például a TFIM (transzverz mezős Ising-modell) szimulációiban BEK-kel vizsgálják az inhomogén kvantumkvencsek hatását az időfejlődésre, ami kvantumoptimalizáló algoritmusok alapja lehet. Ezekben a BEC segít a kvantumfázis-átmenetek pontosabb leírásában, így javítja az algoritmusok pontosságát zajos környezetben. BEK javítása a kvantumhibajavításban játszik főszerepet. A BEK fokozott koherenciája csökkenti a dekoherenciát, mivel a kollektív kvantumállapot stabilabb a környezeti zajjal szemben, mint az egyes kubitek. Ez lehetővé teszi a hibajavító kódok (pl. logikai kubitek) fizikai implementálását, kevesebb kubitot igényelve, és real-time hibadetektálást. program a BEC-alapú rendszerekben a zajos kapuk és mérési hibák (MEM) hatásai mérhetően csökkennek, akár 40%-kal javítva a kvantumszámítások megbízhatóságát. A fault-tolerant kvantumszámítógépek elérhetősége még mindig több évre van, a szakértői előrejelzések szerint 2029–2030 körül várható kereskedelmi szintű rendszerek. A QuEra 2024-ben indított egy korai modellt 10 logikai qubittel, 256 fizikai qubit mellett, de ez még nem teljes értékű fault-tolerant rendszer. 2025-re 30 logikai qubitet terveznek 3000 fizikai qubittel, 2026-ra pedig 100 logikai qubitet 10 000 fizikai qubittel, ami már felülmúlhatja a szuperszámítógépeket bizonyos feladatokban. A Harvard és QuEra 48 logikai qubitet demonstrált 0,5%-os hibaszámmal, ami jelentős előrelépés, de a teljes tolerancia még messze van. A kulcs a fizikai qubit hibaráták csökkentése 10^-7 alá logikai szinten, gyors dekódolás és mágikus állapotok előállításával.
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése