Zinātnieki pagaidām ir izveidojuši lielāko un vissarežģītāko kvantu-datoru tīklu, iegūstot 20 dažādus sapinušos kvantu bitus jeb kbitus, lai runātu savā starpā.
Pēc tam komanda varēja nolasīt informāciju, kas bija visās tajās tā saucamajās kvītēs, izveidojot datora kvantu "īstermiņa atmiņas" prototipu. Lai gan līdzšinējie centieni ir sasaistījuši lielākas daļiņu grupas ultrakarstos lāzeros, šī ir pirmā reize, kad pētnieki ir spējuši apstiprināt, ka viņi patiešām atrodas tīklā.
Viņu pētījums, kas 10. aprīlī tika publicēts žurnālā Physics Review X, kvantu datorus pārceļ uz jaunu līmeni, tuvojoties tā dēvētajai “kvantu priekšrocībai”, kur kvintes pārspēj klasisko datoru, kas balstās uz silikona mikroshēmām, datorus, sacīja pētnieki. .
No bitiem līdz kvadrātiem
Tradicionālā skaitļošana ir balstīta uz bināru valodu 0 un 1 - alfabēts ar tikai diviem burtiem vai globusu virkne, kas pagriezta uz ziemeļu vai dienvidu polu. Mūsdienu datori izmanto šo valodu, nosūtot vai apturot elektrības plūsmu caur metāla un silīcija shēmām, ieslēdzot magnētisko polaritāti vai izmantojot citus mehānismus, kuriem ir divkāršs "ieslēgts vai izslēgts" stāvoklis.
Tomēr kvantu datori izmanto citu valodu - ar bezgalīgu "burtu" skaitu.
Ja binārās valodas izmanto globusu ziemeļu un dienvidu polus, tad kvantu skaitļošanā tiktu izmantoti visi punkti starp tiem. Kvantu skaitļošanas mērķis ir arī izmantot visu laukumu starp poliem.
Bet kur tādu valodu varētu uzrakstīt? Nav tā, ka datortehnikas veikalā jūs varat atrast kvantu lietu. Tātad, komanda ir noturējusi kalcija jonus ar lāzera stariem. Pulsējot šos jonus ar enerģiju, viņi var pārvietot elektronus no viena slāņa uz otru.
Vidusskolas fizikā elektroni atlec starp diviem slāņiem, līdzīgi kā automašīna maina joslas. Bet patiesībā elektroni neeksistē vienā vietā vai vienā slānī - tie pastāv daudzos vienlaikus, parādība, kas pazīstama kā kvantu superpozīcija. Šī nepāra kvantu uzvedība piedāvā iespēju izveidot jaunu datorvalodu - tādu, kas izmanto bezgalīgas iespējas. Ja klasiskajā skaitļošanā tiek izmantoti biti, šie virspozīcijā esošie kalcija joni kļūst par kvantu bitiem vai kvītiem. Kaut arī iepriekšējais darbs bija izveidojis šādas kvesta iepriekš, datora izgatavošanas viltība ir panākt, lai šīs kvintes savstarpēji sarunātos.
"Visu šo atsevišķo jonu atrašana patiesībā nav tā lieta, kas jūs interesē," Nicolai Friis, pirmais autors uz papīra un Vīnes Kvantās optikas un kvantu informācijas institūta vecākais pētnieks, pastāstīja Live Science. "Ja viņi nerunā viens ar otru, tad viss, ko jūs varat darīt ar viņiem, ir ļoti dārgs klasiskais aprēķins."
Runājošie biti
Lai panāktu, ka kvadrāti "runā", šajā gadījumā paļāvās uz citām kvantu mehānikas dīvainajām sekām, ko sauc par sapīšanos. Sapīšanās ir tad, kad divas (vai vairākas) daļiņas, šķiet, darbojas koordinēti, atkarīgā veidā, pat ja tās atdala milzīgi attālumi. Lielākā daļa ekspertu domā, ka daļiņu iespiešanās būs galvenā, jo kvantu skaitļošanas katapulti no laboratorijas eksperimenta līdz skaitļošanas revolūcijai.
"Pirms divdesmit gadiem divu daļiņu sapīšanās bija liela lieta," pētījuma līdzautors Rainers Blatts, fizikas profesors Insbrukas Universitātē Austrijā, pastāstīja Live Science. "Bet, kad jūs patiešām dodaties un vēlaties izveidot kvantu datoru, jums jāstrādā ne tikai ar piecu, astoņu, 10 vai 15 kvbitu sakārtošanu. Beigu beigās mums būs jāstrādā ar daudzām, daudz vairāk kvbitēm."
Komandai izdevās sapulcēt 20 daļiņas kontrolētā tīklā - joprojām trūkst īsta kvantu datora, bet līdz šim lielākais šāda veida tīkls. Un, lai gan viņiem joprojām ir jāapstiprina, ka visi 20 ir pilnībā sapinušies savā starpā, tas ir nopietns solis pretī nākotnes superdatoriem. Līdz šim kvotas nav pārsniegušas klasisko datoru bitus, taču Blatts sacīja, ka šis brīdis - ko bieži sauc par kvantu priekšrocību - tuvojas.
"Kvantu dators nekad neaizstās klasiskos datorus; tas tos papildinās," sacīja Blatts. "Šīs lietas var izdarīt."
