Während bei herkömmlichen Computern die Informationseinheiten binäre Ziffern oder Bits sind, sind es bei Quantencomputern
Informationen über ein Qubit können eine bestimmte tragencharakteristisch für dieses Teilchen (zum Beispiel Elektronenspin oder Photonenpolarisation), das zwei Zustände haben kann. Obwohl die normalen Bitwerte 0 oder 1 sind, sind auch Zwischenversionen dieser Werte im Quantenbit möglich. Der Zwischenzustand heißt Überlagerung. Diese Eigenschaft gibt Quantencomputern die Möglichkeit, Probleme zu lösen
Forscher am Tartu Institute of PhysicsDie Universität hat gezeigt, dass Mikrokristalle, die auf der Basis gemischter optischer Kristallmatrizen von Fluoriden synthetisiert wurden, die mit Erbium, Praseodym und einigen anderen Ionen von Seltenerdelementen dotiert sind, als Qubits fungieren können und ultraschnelles optisches Quantencomputing ermöglichen.
"Bei der Auswahl der Ionen sind ihre elektronischen Zustände mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften von großer Bedeutung.Sie müssen mindestens zwei Zustände aufweisen, in denen die ionische Wechselwirkung sehr schwach ist.Diese Zustände eignen sich für grundlegende quantenlogische Operationen an einzelnen Quantenbits.Darüber hinaus muss es einen oder mehrere Zustände geben, in denen die ionische Wechselwirkung stark ist – sie erlaubenAlle diese Zustände müssen eine lange Lebensdauer (Millisekunden oder Mikrosekunden) haben, und optische Übergänge zwischen diesen Zuständen müssen erlaubt sein."
Prof. Dr. Vladimir Khizhnyakov, Mitglied der Estnischen Akademie der Wissenschaften
Wissenschaftler sagen, dass die Entdeckung solcherElektronische Zustände von Seltenerdionen wurden nicht als möglich angesehen, weshalb Wissenschaftler nicht nach solchen Zuständen suchten, die für Qubits geeignet sind. Bisher wurden hauptsächlich die Spinzustände von Atomkernen auf die Rolle von Qubits untersucht. Ihre Frequenz ist jedoch millionenfach niedriger als die Frequenz von Quantenbits. Aus diesem Grund werden Quantencomputer auch um diese Qubits herum gebaut. Und sie werden deutlich langsamer sein als Computer mit Quantenbits, die auf elektronischen Zuständen basieren.
Die ultraschnelle Zykluszeit wird es ermöglichen, eines der Haupthindernisse für die Entwicklung von Quantencomputern zu überwinden.Qubits reagieren sehr empfindlich auf ihre Umgebung, so dass jede Störung der Umgebungzu Fehlern im Quantencomputing führen.
"Die Kohärenzzeit von Qubits, also die Dauer eines reinen Quantenzustands, ist sehr kurz.Je schneller der Rechenzyklus ist, desto weniger Umweltstörungen gibt es beim Betrieb der Qubits."
Prof. Dr. Vladimir Khizhnyakov, Mitglied der Estnischen Akademie der Wissenschaften
Es wurde festgestellt, dass die spektrale BrennmethodeLöcher, die zuvor am Institut für Physik der Universität Tartu entwickelt wurden, können verwendet werden, um eine Reihe von Qubits in einem Mikrokristall auszuwählen, der als Computerinstanz fungiert. Laut Khizhnyakov ist dies heute eine der leistungsstärksten Methoden der optischen Spektroskopie, mit der Sie die Ionen in einem Mikrokristall finden können, die für die Verwendung als Computer-Qubits am besten geeignet sind.
Obwohl vor einem wirklich funktionierenden QuantencomputerEs ist noch ein langer Weg, aber Forscher des Laserspektroskopielabors der Universität Tartu haben begonnen, einen Pilotprototyp eines Quantencomputers auf der Grundlage der neuen Methode zu erstellen. Den Forschern zufolge stehen sie am Vorabend der Präsentation der Arbeit der Grundelemente eines neuen Typs von Quantencomputern.
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