A bejelentés
február 2-án a Nature folyóiratban megjelent tanulmányban a Stanfordi Egyetem fizikusainak csapata bejelentette: sikeresen kifejlesztettek egy új típusú optikai kavitás-tömböt, amely egyszerre, egyidejűleg képes olvasni az összes qubit állapotát egy kvantumrendszerben. Ez az egyszerűnek hangzó képesség valójában a kvantumszámítástechnika egyik legnagyobb nyitott problémáját oldja meg, és reális utat nyit egymillió qubitből álló kvantumhálózatok felépítéséhez.

A kutatócsoportot Jon Simon, a Stanford Humán és Természettudományi Karának fizika- és alkalmazott fizika-professzora vezette. A vezető szerző Adam Shaw Stanford Science Fellow így foglalta össze a lényeget: „Új tervezési architektúrát vezettünk be a kavitásokhoz – többé nem csupán két tükörről van szó."
​
Miért volt eddig megoldhatatlan a qubit-leolvasás problémája?
A kvantumszámítógép lelke a qubit – a klasszikus bit kvantummechanikai megfelelője, amely egyszerre lehet 0 és 1 állapotban is (szuperpozíció). A ma működő legtöbb kvantumszámítógép semleges atomokat alkalmaz qubitként, amelyek rendkívül precíz és stabil tárolói a kvantuminformációnak.

De van egy alapvető probléma: az atomok alig bocsátanak ki fényt, és azt is minden irányba szórják. A kvantumszámítógép működéséhez azonban rendkívül gyorsan és pontosan kell leolvasni a qubitekből az információt – ehhez viszont épp ezt a szétszórt, gyér fényt kellene hatékonyan összegyűjteni. Ha a leolvasás lassú vagy pontatlan, az egész számítás hibás lesz.

Az eddigi optikai kavitás-megoldások (amelyek két egymással szemben lévő tükörrel terelték a fényt az atomok felé) elméleti szinten működtek, de egyetlen atomon egyszerre – skálázni őket szinte lehetetlen volt.
​
A megoldás: Mikrolencsés egyedi optikai kavitások tömbje
A Stanford-csapat teljesen új tervezési megközelítést alkalmazott:
  • Minden egyes qubit-atomhoz saját, egyedi optikai kavitást rendeltek
  • Az egyes kavitásokba mikrolencséket integráltak szilícium-alapú nanofabrikációval, amelyek az atomra fókuszálják a fényt
  • A mikrolencse sokkal kevesebb fényvisszaverést igényel a hagyományos megoldásnál, mégis hatékonyabban nyeri ki a kvantuminformációt az atomból
  • Az egész tömb párhuzamosan olvasható le: minden atom egyszerre adja át az állapotát, nem sorban, egyenként

A kutatók két prototípust mutattak be:
  • 40 kavitásból álló tömb – 40 egyedi qubit egyidejű leolvasásával
  • 500+ kavitásból álló prototípus – amely igazolta, hogy az architektúra valóban skálázható
Jon Simon professzor a bejelentésnél hangsúlyozta: „Ha kvantumszámítógépet akarunk építeni, rendkívül gyorsan kell tudni kiolvasni az információt a qubitekből. Eddig erre nem volt praktikus megoldás nagy léptékben, mert az atomok egyszerűen nem bocsátanak ki fényt elég gyorsan, és azt is minden irányba szórják. Az optikai kavitás hatékonyan tereli a kibocsátott fényt egy adott irányba – most pedig sikerült minden atomot saját egyedi kavitásával ellátni."
​
Mit jelent ez a kvantumszámítástechnika jövője szempontjából?
A jelenlegi csúcs-kvantumszámítógépek – mint az IBM Condor (1 121 qubit) vagy a Google Willow (105 qubit) – még messze vannak attól, hogy egymillió qubittel dolgozhassanak. Az egymillió qubit eléréséhez nem elég csak a qubitet „legyártani" – a leolvasás, a hibakorrektálás és a qubitek hálózatba kapcsolása legalább annyira kritikus.
​
  • A Stanford-módszer éppen ezt a szűk keresztmetszetet oldja meg. Az új architektúra lehetővé teszi:
  • Gyorsabb hibakorrektálást: A hibák detektálásához és javításához milliomod másodperc pontosságú, párhuzamos leolvasás szükséges – ez most először valósítható meg
  • Kvantumhálózatok közötti kommunikációt: Az optikai kavitások fényalapú összeköttetést teremtenek a különböző kvantumcsomópontok között, ami az internet kvantumtitkosítású utódját is megnyithatja
  • Skálázható architektúrát: A szilíciumalapú nanofabrikáció lehetővé teszi, hogy ezeket a kavitástömböket ugyanolyan módszerekkel gyártsák, mint a jelenlegi mikrochipeket

Magyar kapcsolat: BME és az ELTE a kvantumszámítástechnika európai élvonalában
Magyarország a kvantumszámítástechnika területén meglepően aktív és elismert szereplő – és a Stanford-áttörés közvetlen relevanciával bír a hazai kutatások számára.

A BME Fizikai Intézete és a HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont együtt vesz részt az OpenSuperQPlus elnevezésű Horizont Európa-projektben, amelynek hosszú távú célja egy 1000 qubites szupravezető kvantumszámítógép felépítése. A projektben 28 európai szervezet vesz részt, és a BME Pályi András és Asbóth János professzorok irányításával elméleti háttértámogatást nyújt a hardverfejlesztéshez.

Az ELTE Kvantumszámítástechnikai és Kommunikációs Kutatócsoportja szintén aktívan dolgozik kvantumalgoritmusokon és kvantumkommunikáción – és részese a Magyarország Kvantuminformációs Nemzeti Laboratóriumának, amelynek pénzügyi kerete több milliárd forint. Az ELTE részt vesz az IGNITE (Integrated Germanium Quantum Technology) és az ONCHIPS (On-Chip Integration of Quantum Electronics and Photonics) Horizont Európa-projektekben is – ez utóbbi éppen azt a területet fedeli le, amelyen a Stanford optikai kavitás-rendszere is alapul: a fotonok és kvantumbitek integrált chipen való összekapcsolását.

A BME–HUN-REN–BCE Kvantumsтехнológiai Kutatócsoport 2026. januárjában frissítette mérföldkő-jelentéseit az OpenSuperQPlus keretén belül – mindez azt mutatja, hogy a hazai kutatók nem pusztán figyelői, hanem aktív alakítói annak a fejlesztési iránynak, amelybe a Stanford legújabb eredménye is illeszkedik.

Forrás: Stanford University News / ScienceDaily / Nature | Megjelent: 2026. február 2.