Vědci vytvořili dosud největší a nejsložitější síť kvantově-počítačů a získali mezi sebou 20 různých zamotaných kvantových bitů nebo qubitů.
Tým pak dokázal přečíst informace obsažené ve všech těchto tzv. Qubitsech a vytvořil prototyp kvantové „krátkodobé paměti“ pro počítač. Zatímco minulé úsilí zapletlo větší skupiny částic do ultracold laserů, je to poprvé, kdy vědci dokázali potvrdit, že jsou skutečně v síti.
Jejich studie, publikovaná 10. dubna v časopise Physics Review X, posouvá kvantové počítače na novou úroveň a přibližuje se k tzv. „Kvantové výhodě“, kde qubits překonává klasické kousky počítačů na bázi křemíkových čipů, uvedli vědci. .
Od bitů k qubitsům
Tradiční výpočetní technika je založena na binárním jazyce 0s a 1s - abecedě s pouhými dvěma písmeny nebo řadě globusů převrácených na severní nebo jižní pól. Moderní počítače používají tento jazyk tím, že posílají nebo zastavují tok elektřiny přes kovové a křemíkové obvody, přepínají magnetickou polaritu nebo používají jiné mechanismy, které mají dvojí stav „zapnuto nebo vypnuto“.
Kvantové počítače však používají jiný jazyk - s nekonečným počtem „písmen“.
Pokud binární jazyky používají severní a jižní póly glóbusů, pak by kvantové výpočty použily všechny body mezi nimi. Cílem kvantového zpracování je také využití celé oblasti mezi póly.
Ale kde by mohl být takový jazyk napsán? Není to, jako byste našli kvantovou hmotu v železářství. Tým tedy zachytil ionty vápníku laserovými paprsky. Pulzováním těchto iontů energií mohou pohybovat elektrony z jedné vrstvy do druhé.
Ve fyzice na střední škole se elektrony odrazí mezi dvěma vrstvami, jako by auto měnilo pruhy. Ve skutečnosti ale elektrony neexistují na jednom místě nebo v jedné vrstvě - existují v mnoha současně, jev známý jako kvantová superpozice. Toto podivné kvantové chování nabízí šanci vymyslet nový počítačový jazyk - jazyk, který využívá nekonečné možnosti. Zatímco klasické výpočty používají bity, tyto ionty vápníku se v superpozici stávají kvantovými bity nebo qubity. Zatímco dřívější práce takové qubity dříve vytvořila, trik výroby počítače spočívá v tom, že si tyto qubity budou navzájem povídat.
„Mít všechny tyto jednotlivé ionty samy o sobě není to, co vás zajímá,“ řekla Nicolai Friis, první autorka na papíře a vedoucí výzkumná pracovnice Ústavu pro kvantovou optiku a kvantové informace ve Vídni. „Pokud spolu nemluví, pak je vše, co s nimi můžete udělat, velmi drahý klasický výpočet.“
Mluvící kousky
Chcete-li, aby se qubity „mluvily“, v tomto případě se spoléhaly na další bizarní důsledek kvantové mechaniky, nazývaného zapletení. Zapletení je, když se zdá, že dvě (nebo více) částice fungují koordinovaným a závislým způsobem, i když jsou odděleny velkou vzdáleností. Většina odborníků si myslí, že propletené částice budou klíčové jako kvantové výpočetní katapulty od laboratorního experimentu po výpočetní revoluci.
„Před dvaceti lety bylo spletení dvou částic velkým problémem,“ řekl Live Science spoluzakladatel studie Rainer Blatt, profesor fyziky na univerzitě v Innsbrucku v Rakousku. "Ale když opravdu půjdeš a chceš postavit kvantový počítač, musíš pracovat nejen s pěti, osmi, 10 nebo 15 qubity. Nakonec budeme muset pracovat s mnoha, mnohem více qubity."
Týmu se podařilo zamotat 20 částic do kontrolované sítě - stále ještě chybí skutečný kvantový počítač, ale dosud největší taková síť. A přestože stále potřebují potvrdit, že všech 20 je navzájem plně zapleteno, je to solidní krok směrem k superpočítačům budoucnosti. K dnešnímu dni qubits nepřekonaly klasické počítačové bity, ale Blatt řekl, že moment - často nazývaný kvantová výhoda - přichází.
"Kvantový počítač nikdy nenahradí klasické počítače; přidá se k nim," řekl Blatt. "Tohle je možné udělat."
