Νέες έρευνα της συμπεριφοράς των κβαντικών μπιτ τα οποία επεξεργάζονται την πληροφορία σε έναν κβαντικό υπολογιστή, δείχνει πως είναι πιθανή η ανακατασκευή τους, ακόμη και μετά από μία μέτρηση η οποία καταστρέφει μέρος της κβαντικής τους υπόστασης.
Νέες έρευνα της συμπεριφοράς των κβαντικών μπιτ τα οποία επεξεργάζονται την πληροφορία σε έναν κβαντικό υπολογιστή, δείχνει πως είναι πιθανή η ανακατασκευή τους, ακόμη και μετά από μία μέτρηση η οποία καταστρέφει μέρος της κβαντικής τους υπόστασης.
Η ειδοποιός διαφορά μεταξύ των μπιτ ενός καθημερινού υπολογιστή και ενός κβαντικού μπιτ (qubit) που βρίσκεται στον επεξεργαστή ενός κβαντικού υπολογιστή, είναι πως τα πρώτα έχουν μια καθορισμένη τιμή 0 ή 1, ενώ τα δεύτερα βρίσκονται σε μια κατάσταση υπέρθεσης, στην οποία η τιμή τους βρίσκεται ενδιάμεσα στις καταστάσεις 0 και του 1.
Αυτό ισχύει για όσο δεν πραγματοποιείται μέτρηση για τον προσδιορισμό της τιμής του κβαντικού μπιτ. Τη στιγμή της μέτρησης, το κβαντικό μπιτ «αποφασίζει» να καταλήξει σε μία από τις δύο πιθανές τιμές. Τότε λέμε πως η κυματοσυνάρτηση (όλα τα κβαντικά μεγέθη περιγράφονται από μία εξίσωση κύματος) «καταρρέει».
Αν και οι επιστήμονες πίστευαν μέχρι σήμερα πως αυτή η διαδικασία είναι μη αναστρέψιμη, μία νέα έρευνα που δημοσιεύεται στο περιοδικό Physical Review Letters ανατρέπει τα δεδομένα, υποστηρίζοντας πως υπάρχει τρόπος να ανακατασκευαστεί η πρότερη κατάσταση του κβαντικού μπιτ, έπειτα από τη μερική κατάρρευσή του. Κλειδί στην προηγούμενη πρόταση είναι η λέξη «μερική», που συμβαίνει όταν εκτελέσουμε μία ασθενή μέτρηση.
Μία πλήρης κατάρρευση συμβαίνει όταν έχουμε μία μέτρηση που μας αποκαλύπτει την τιμή του κβαντικού μπιτ. Αντίθετα, στην ασθενή μέτρηση δεν μετράμε την τιμή του qubit, αλλά κάποια άλλα κβαντικά χαρακτηριστικά του, κοιτάζοντας το qubit «από την κλειδαρότρυπα». Οι φυσικοί υποστηρίζουν πως με τη γενίκευση ενός φαινομένου που ονομάζεται ηχώ του σπιν, το οποίο προτάθηκε το 2002 και αποδείχτηκε πειραματικά το 2008, μπορούν να ξετυλίξουν τη φορά του σπιν ενός κβαντικού συστήματος, αναπαράγοντας έτσι τα χαρακτηριστικά του, αρκεί το σύστημα να μην έχει καταρρεύσει τελείως.
Οι επιστήμονες κατάφεραν να βελτιώσουν σημαντικά τη διαδικασία ανακατασκευής των qubit, και είναι σε θέση να αναπαράγουν το 98% της πληροφορίας ενός qubit το οποίο έχει καταρρεύσει κατά 80%. Ωστόσο η μέθοδος δεν είναι τελειοποιημένη, καθώς η διάσωση του qubit, εξαρτάται άμεσα από το πόσο κατέρρευσε κατά τη μέτρηση. Μια πλήρης κατάρρευση οδηγεί σε μηδενική πιθανότητα επαναφοράς της αρχικής του κατάστασης.
Αυτού του είδους η αναστρέψιμη ματιά στη συμπεριφορά ενός qubit μπορεί να αποδειχτεί πολύ σημαντική στην εξέλιξη των κβαντικών υπολογιστικών συστημάτων. Η προφανής της χρησιμότητα είναι στη διόρθωση λαθών, τα οποία μπορούν να συμβούν όταν αλλοιώνεται η κβαντική κατάσταση των qubits εντός του επεξεργαστή. Κάτι τέτοιο μπορεί να αυξήσει την αξιοπιστία των κβαντικών υπολογιστών, επιτρέποντας την πρακτική τους χρήση το οποίο είναι και το μεγάλο στοίχημα για τον κλάδο. Στο μέλλον, η συγκεκριμένη μέθοδος αναμένεται να φανεί χρήσιμη και για περισσότερους σκοπούς, αλλά και να βελτιωθεί περισσότερο.