Tutkijat ovat tehneet vielä suurimman ja monimutkaisimman kvantitietokoneverkon, saaden 20 erilaista takertuvaa kvanttibittiä eli kvittiä puhumaan keskenään.
Ryhmä pystyi sitten lukemaan kaikkiin niin kutsuttuihin kviteihin sisältyvän informaation luomalla tietokoneelle prototyypin kvantti "lyhytaikaisesta muistista". Vaikka aiemmat ponnistelut ovat sotkeutuneet suurempiin hiukkasryhmiin ultrakevytlaseriin, tämä on ensimmäinen kerta, kun tutkijat ovat voineet vahvistaa, että ne todella ovat verkossa.
Heidän tutkimuksensa, joka julkaistiin 10. huhtikuuta Physics Review X -lehdessä, ajaa kvantitietokoneet uudelle tasolle, lähestyen niin kutsuttua "kvanttietua", jossa kvbitit ylittävät piisirulle perustuvien tietokoneiden klassiset bitit, tutkijat kertoivat. .
Biteistä kviteihin
Perinteinen laskenta perustuu binäärikieliin, joka on 0 ja 1 - aakkoset, joissa on vain kaksi kirjainta, tai joukko maapalloja, jotka on käännetty joko pohjoiseen tai etelään. Nykyaikaiset tietokoneet käyttävät tätä kieltä lähettämällä tai pysäyttämällä sähkön virtauksen metalli- ja piipiirien läpi, kytkemällä magneettisen polaarisuuden tai käyttämällä muita mekanismeja, joilla on kaksinkertainen "päällä tai pois" -tila.
Kvantitietokoneet käyttävät kuitenkin toista kieltä - äärettömällä määrällä "kirjaimia".
Jos binaarikielet käyttävät maapallon pohjois- ja etelänappia, niin kvanttilaskenta käyttäisi kaikkia niiden välisiä pisteitä. Kvanttilaskennan tavoitteena on myös käyttää kaikkia pylväiden välistä aluetta.
Mutta missä sellainen kieli voitaisiin kirjoittaa? Ei ole niin, että löydät kvanttiaineita rautakaupasta. Joten, joukkue on jäljittänyt kalsiumioneja lasersäteillä. Pulssittamalla näitä ioneja energialla, ne voivat siirtää elektroneja kerroksesta toiseen.
Lukiofysiikassa elektronit pomppivat kahden kerroksen välillä, kuten auto vaihtamalla kaistoja. Mutta todellisuudessa elektroneja ei ole yhdessä paikassa tai yhdessä kerroksessa - niitä on olemassa monissa samanaikaisesti, ilmiö, jota kutsutaan kvantti superpositioksi. Tämä outo kvanttikäyttäytyminen tarjoaa mahdollisuuden suunnitella uusi tietokonekieli - kieli, joka käyttää ääretön mahdollisuuksia. Kun taas klassinen laskenta käyttää bittejä, näistä superpositiosta tulevista kalsiumioneista tulee kvanttibittejä tai kvittejä. Vaikka aiempi työ oli luonut sellaisia kvitejä aiemmin, tietokoneen valmistuksen temppu on saada nämä kviteetit puhumaan keskenään.
"Kaikkien näiden yksittäisten ionien omaksuminen ei oikeastaan ole asia, josta olet kiinnostunut", Nicolai Friis, ensimmäinen paperille kirjoittanut kirja ja Wienin kvanttioptiikan ja kvanttitiedon instituutin vanhempi tutkija, kertoi Live Sciencelle. "Jos he eivät puhu keskenään, kaikki mitä voit tehdä heidän kanssaan, on erittäin kallis klassinen laskenta."
Puhuvat bitit
Saadakseen kvbitit "puhumaan" tässä tapauksessa vetoivat toiseen kvantimekaniikan omituiseen seuraukseen, nimeltään takertuminen. Takertuminen on silloin, kun kaksi (tai useampaa) hiukkasia näyttää toimivan koordinoidusti, riippuvaisella tavalla, jopa silloin, kun ne ovat erotettu toisistaan suurilla etäisyyksillä. Useimpien asiantuntijoiden mielestä partikkeleiden takertuminen on avainasemassa kvanttilaskennallisina katapultteina laboratoriokokeilusta laskentatehoon.
"Kaksikymmentä vuotta sitten kahden hiukkasen takertuminen oli iso juttu", tutkimuksen avustaja Rainer Blatt, Itävallan Innsbruckin yliopiston fysiikan professori, kertoi Live Science: lle. "Mutta kun todella mennä ja haluat rakentaa kvantitietokonetta, sinun on työskenneltävä eikä vain sanottava viiden, kahdeksan, 10 tai 15 kvbitin kanssa. Lopulta meidän on työskenneltävä monien, monien muiden kvbitien kanssa."
Ryhmä onnistui sietämään 20 hiukkasta yhteen hallittuun verkkoon - vielä vähän kuin todellinen kvantitietokone, mutta tähän mennessä suurin tällainen verkko. Ja vaikka heidän on vielä vahvistettava, että kaikki 20 ovat täysin takertuneet toisiinsa, se on vankka askel kohti tulevaisuuden supertietokoneita. Tähän mennessä qubitit eivät ole ylittäneet klassisia tietokonebittejä, mutta Blatt kertoi, että hetki - jota usein kutsutaan kvanttietuksi - on tulossa.
"Kvantitietokone ei koskaan tule korvaamaan klassisia tietokoneita; se lisää niitä", Blatt sanoi. "Nämä asiat voidaan tehdä."
