Mokslininkai sukūrė didžiausią ir sudėtingiausią kvantinio kompiuterio tinklą, gaudami 20 skirtingų susipažinusių kvantinių bitų arba kvbitų, kad galėtų kalbėtis tarpusavyje.
Tuomet komanda sugebėjo nuskaityti informaciją, esančią visuose vadinamuosiuose kvituose, sukurdama kvantinės „trumpalaikės atminties“ prototipą kompiuteriui. Ankstesnės pastangos įtraukė didesnes dalelių grupes į ultrakamerinius lazerius, tačiau tai buvo pirmas kartas, kai tyrinėtojai sugebėjo patvirtinti, kad jos iš tikrųjų yra tinkle.
Jų tyrimas, paskelbtas balandžio 10 d. Žurnale „Physics Review X“, pastumia kvantinius kompiuterius į naują lygį ir priartėja prie vadinamojo „kvantinio pranašumo“, kur kvotos viršija klasikinius silicio lusto pagrindu veikiančių kompiuterių bitus, teigė tyrėjai. .
Nuo bitų iki kvbitų
Tradicinis skaičiavimas pagrįstas dvejetainiu 0 ir 1 kalbų kalbomis - abėcėlė, sudaryta tik iš dviejų raidžių, arba gaublių serija, nuskleista į šiaurės arba pietų polius. Šiuolaikiniai kompiuteriai naudoja šią kalbą siųsdami arba sustabdydami elektros srautą per metalo ir silicio grandines, perjungdami magnetinį poliškumą arba naudodamiesi kitais mechanizmais, turinčiais dvigubą „įjungimo arba išjungimo“ būseną.
Tačiau kvantiniai kompiuteriai naudoja kitą kalbą - su begaliniu skaičiumi „raidžių“.
Jei dvejetainėmis kalbomis būtų naudojamas šiaurinis ir pietinis gaublių poliai, tada kvantinis skaičiavimas naudotų visus taškus, esančius tarp jų. Kvantinio skaičiavimo tikslas yra naudoti ir visą plotą tarp polių.
Bet kur tokią kalbą būtų galima parašyti? Nėra taip, kad aparatūros parduotuvėje galite rasti kvantinę medžiagą. Taigi komanda susekė kalcio jonus lazerio spinduliais. Pulsuodami šiuos jonus energija, jie gali perkelti elektronus iš vieno sluoksnio į kitą.
Vidurinės mokyklos fizikoje elektronai šokteli tarp dviejų sluoksnių, tarsi automobilis keičia kelio juostas. Bet iš tikrųjų elektronai neegzistuoja vienoje vietoje ar viename sluoksnyje - jie egzistuoja daugelyje tuo pačiu metu, reiškinys, žinomas kaip kvantinė superpozicija. Šis keistas kvantinis elgesys suteikia galimybę sugalvoti naują kompiuterio kalbą - tokią, kuri naudojasi begalinėmis galimybėmis. Tuo tarpu klasikiniame skaičiavime naudojami bitai, šie superpozicijoje esantys kalcio jonai tampa kvantiniais bitais arba kvitais. Nors ankstesnis darbas anksčiau sukūrė tokias kvitas, kompiuterio kūrimo triukas yra tas, kad šios kvotos turi susikalbėti.
„Turėti visus šiuos atskirus jonus atskirai nėra tikrai tas dalykas, kuris jus domina“, - „Live Science“ pasakojo Nicolai Friis, pirmoji šio straipsnio autorė ir Vienos Kvantinės optikos ir kvantinės informacijos instituto Vienoje vyresnioji mokslo darbuotoja. "Jei jie nesikalba tarpusavyje, viskas, ką su jais galite padaryti, yra labai brangus klasikinis skaičiavimas."
Kalbantys bitai
Norėdami, kad kvotos „kalbėtų“, šiuo atveju rėmėsi kita keista kvantinės mechanikos pasekme, vadinama įsipainiojimu. Susipainiojimas yra tada, kai atrodo, kad dvi (ar daugiau) dalelės veikia koordinuotai, priklausomai, net ir atskirtos dideliais atstumais. Daugelio ekspertų nuomone, dalelių įsipainiojimas bus esminis dalykas, nes kvantinės skaičiavimo katapultos nuo laboratorinio eksperimento iki kompiuterinės revoliucijos vyks.
„Prieš dvidešimt metų dviejų dalelių įsipainiojimas buvo didelis dalykas“, - „Live Science“ pasakojo tyrimo bendraautorius Raineris Blattas, Austrijos Insbruko universiteto fizikos profesorius. "Bet kai jūs tikrai einate ir norite sukurti kvantinį kompiuterį, turite dirbti ne tik su penkiomis, aštuoniomis, 10 ar 15 kvbitų. Galų gale turėsime dirbti su daugybe, daug daugiau kvbitų."
Komandai pavyko sujungti 20 dalelių į kontroliuojamą tinklą - vis dar trūkstant tikro kvantinio kompiuterio, bet iki šiol didžiausio tokio tinklo. Ir nors jiems dar reikia patvirtinti, kad visi 20 yra visiškai susipynę vienas su kitu, tai yra tvirtas žingsnis ateities superkompiuterių link. Iki šiol kvitai nebuvo pranašesni už klasikinius kompiuterinius bitus, tačiau Blatt teigė, kad artėja momentas, dažnai vadinamas kvantiniu pranašumu.
„Kvantinis kompiuteris niekada nepakeis klasikinių kompiuterių; jis jų papildys“, - teigė Blatt. "Šiuos dalykus galima padaryti."
