Vedci urobili doteraz najväčšiu a najkomplexnejšiu sieť kvantových počítačov, keď si navzájom vymieňali 20 rôznych zapletených kvantových bitov alebo qubitov.
Tím bol potom schopný prečítať informácie obsiahnuté vo všetkých týchto takzvaných qubitoch, čím vytvoril prototyp kvantovej „krátkodobej pamäte“ pre počítač. Zatiaľ čo minulé úsilie zapletlo väčšie skupiny častíc do ultracoldových laserov, je to po prvýkrát, čo vedci dokázali potvrdiť, že sú skutočne v sieti.
Ich štúdia, publikovaná 10. apríla v časopise Physics Review X, tlačí kvantové počítače na novú úroveň, približujúc sa k takzvanej „kvantovej výhode“, kde qubits prekonávajú klasické kúsky počítačov založených na kremíkových čipoch. ,
Od bitov po qubity
Tradičné výpočty sú založené na binárnom jazyku 0 s a 1 s - abeceda s iba dvoma písmenami alebo séria glóbov vyklopených buď na severný, alebo na južný pól. Moderné počítače používajú tento jazyk tak, že vysielajú alebo zastavujú tok elektriny cez kovové a kremíkové obvody, prepínajú magnetickú polaritu alebo používajú iné mechanizmy, ktoré majú dvojitý stav „zapnúť alebo vypnúť“.
Kvantové počítače však používajú iný jazyk - s nekonečným počtom „písmen“.
Ak binárne jazyky používajú severný a južný pól glóbusov, potom by kvantové výpočty použili všetky body medzi tým. Cieľom kvantového výpočtu je tiež využitie celej oblasti medzi pólmi.
Ale kde by mohol byť taký jazyk napísaný? Nie je to, ako by ste našli kvantovú hmotu v železiarstve. Tím chytil ionty vápnika laserovými lúčmi. Pulzovaním týchto iónov energiou môžu prenášať elektróny z jednej vrstvy do druhej.
Vo fyzike na strednej škole sa elektróny odrazia medzi dvoma vrstvami, ako napríklad výmena jazdných pruhov. V skutočnosti však elektróny neexistujú na jednom mieste alebo v jednej vrstve - existujú v mnohých súčasne, jav známy ako kvantová superpozícia. Toto čudné kvantové správanie ponúka šancu na vytvorenie nového počítačového jazyka - jazyk, ktorý využíva nekonečné možnosti. Zatiaľ čo pri klasickom výpočte sa používajú bity, tieto vápenaté ióny sa v superpozícii stávajú kvantovými bitmi alebo qubitmi. Kým minulá práca vytvorila takéto qubity už predtým, trik výroby počítača spočíva v tom, že si tieto qubity budú navzájom vymieňať.
„Mať všetky tieto jednotlivé ióny samostatne nie je to, čo vás zaujíma,“ povedal Nicolai Friis, prvý autor novín a vedecký pracovník Inštitútu pre kvantovú optiku a kvantové informácie vo Viedni. „Ak spolu nehovoria, všetko, čo s nimi môžete urobiť, je veľmi drahý klasický výpočet.“
Hovoriace kúsky
Na to, aby sa qubity „rozprávali“, sa v tomto prípade spoliehal na ďalší bizarný dôsledok kvantovej mechaniky, ktorý sa nazýva zapletenie. Zapletenie je, keď sa zdá, že dve (alebo viac) častíc fungujú koordinovaným a závislým spôsobom, dokonca aj keď sú od seba vzdialené veľké vzdialenosti. Väčšina odborníkov si myslí, že zapletené častice budú kľúčové ako kvantové výpočtové katapulty od laboratórneho experimentu po výpočtovú revolúciu.
„Pred dvadsiatimi rokmi bolo spletenie dvoch častíc veľkým problémom,“ uviedla Live Science spoluautorka štúdie Rainer Blatt, profesorka fyziky na univerzite v Innsbrucku v Rakúsku. „Ale keď skutočne ideš a chceš postaviť kvantový počítač, musíš pracovať nielen s 5, 8, 10 alebo 15 qubits. Nakoniec budeme musieť pracovať s mnohými, oveľa viac qubits.“
Tímu sa podarilo zamotať 20 častíc do riadenej siete - stále nemá skutočný kvantový počítač, ale doteraz najväčšiu takúto sieť. A aj keď stále musia potvrdiť, že všetkých 20 je spolu vzájomne prepojených, je to solídny krok smerom k superpočítačom budúcnosti. Qubity doteraz neprekonali klasické počítačové bity, ale Blatt povedal, že prichádza moment - často nazývaný kvantová výhoda -.
„Kvantový počítač nikdy nenahradí klasické počítače; pridá sa k nim,“ povedal Blatt. „Tieto veci sa dajú urobiť.“
