Te „upiorne” splątane atomy właśnie przyniosły obliczenia kwantowe o jeden krok bliżej

  • Phillip Hopkins
  • 0
  • 3976
  • 147

Naukowcy stworzyli największą i najbardziej złożoną jak dotąd sieć kwantowo-komputerową, uzyskując 20 różnych splątanych kwantowych bitów lub kubitów, aby rozmawiały ze sobą.

Zespół był wtedy w stanie odczytać informacje zawarte we wszystkich tak zwanych kubitach, tworząc prototyp kwantowej „pamięci krótkotrwałej” dla komputera. Podczas gdy dotychczasowe wysiłki uwikłały większe grupy cząstek w ultrazimne lasery, po raz pierwszy naukowcy byli w stanie potwierdzić, że rzeczywiście są w sieci..

Ich badanie, opublikowane 10 kwietnia w czasopiśmie Physics Review X, wypycha komputery kwantowe na nowy poziom, przybliżając się do tak zwanej „przewagi kwantowej”, w której kubity przewyższają klasyczne bity komputerów opartych na układach krzemowych - stwierdzili naukowcy..

Od bitów do kubitów

Tradycyjne obliczenia oparte są na języku binarnym zer i jedynek - alfabecie składającym się tylko z dwóch liter lub serii globusów odwróconych na biegun północny lub południowy. Nowoczesne komputery używają tego języka, wysyłając lub zatrzymując przepływ energii elektrycznej przez obwody metalowe i krzemowe, zmieniając polaryzację magnetyczną lub używając innych mechanizmów, które mają podwójny stan „włączony lub wyłączony”.

Jednak komputery kwantowe używają innego języka - z nieskończoną liczbą „liter”.

Jeśli języki binarne używają biegunów północnych i południowych globów, obliczenia kwantowe wykorzystywałyby wszystkie punkty pomiędzy nimi. Celem obliczeń kwantowych jest również wykorzystanie całego obszaru między biegunami.

Ale gdzie można by napisać taki język? To nie tak, że materię kwantową można znaleźć w sklepie z narzędziami. Tak więc zespół uwięził jony wapnia za pomocą wiązek laserowych. Pulsując energią te jony, mogą przenosić elektrony z jednej warstwy do drugiej.

W fizyce w szkole średniej elektrony odbijają się między dwiema warstwami, jak samochód zmieniający pas ruchu. Ale w rzeczywistości elektrony nie istnieją w jednym miejscu ani w jednej warstwie - istnieją w wielu w tym samym czasie, zjawisko znane jako superpozycja kwantowa. To dziwne kwantowe zachowanie daje szansę na wymyślenie nowego języka komputerowego - takiego, który wykorzystuje nieskończone możliwości. Podczas gdy klasyczne obliczenia wykorzystują bity, te jony wapnia w superpozycji stają się bitami kwantowymi lub kubitami. Podczas gdy wcześniejsza praca tworzyła takie kubity już wcześniej, sztuczka tworzenia komputera polega na tym, aby te kubity rozmawiały ze sobą.

„Posiadanie tych wszystkich pojedynczych jonów osobno nie jest czymś, co cię interesuje” - powiedział Nicolai Friis, pierwszy autor artykułu i starszy badacz z Instytutu Optyki Kwantowej i Informacji Kwantowej w Wiedniu. „Jeśli nie rozmawiają ze sobą, wszystko, co możesz z nimi zrobić, to bardzo kosztowne klasyczne obliczenia”.

Gadające bity

Aby kubity „rozmawiały” w tym przypadku, trzeba było skorzystać z innej dziwacznej konsekwencji mechaniki kwantowej, zwanej splątaniem. Splątanie ma miejsce, gdy dwie (lub więcej) cząstki wydają się działać w skoordynowany, zależny sposób, nawet gdy są oddzielone dużymi odległościami. Większość ekspertów uważa, że ​​splątanie cząstek będzie kluczowe jako katapulty obliczeń kwantowych, od eksperymentów laboratoryjnych po rewolucję komputerową.

„Dwadzieścia lat temu splątanie dwóch cząstek było poważną sprawą” - powiedział współautor badania Rainer Blatt, profesor fizyki na Uniwersytecie w Innsbrucku w Austrii. „Ale kiedy naprawdę chcesz zbudować komputer kwantowy, musisz pracować nie tylko z pięcioma, ośmioma, 10 czy 15 kubitami. W końcu będziemy musieli pracować z wieloma, wieloma innymi kubitami”.

Zespołowi udało się splątać razem 20 cząstek w kontrolowaną sieć - wciąż brakuje prawdziwego komputera kwantowego, ale jest to największa jak dotąd taka sieć. I chociaż nadal muszą potwierdzić, że wszystkie 20 są w pełni ze sobą powiązane, jest to solidny krok w kierunku superkomputerów przyszłości. Do tej pory kubity nie przewyższały klasycznych bitów komputerowych, ale Blatt powiedział, że ten moment - często nazywany przewagą kwantową - nadchodzi.

„Komputer kwantowy nigdy nie zastąpi klasycznych komputerów; doda je” - powiedział Blatt. „Takie rzeczy można zrobić”.

Pierwotnie opublikowano w dniu .




Jeszcze bez komentarzy

Najciekawsze artykuły o tajemnicach i odkryciach. Wiele przydatnych informacji o wszystkim
Artykuły o nauce, kosmosie, technologii, zdrowiu, środowisku, kulturze i historii. Wyjaśniasz tysiące tematów, abyś wiedział, jak wszystko działa