Centralnymi elementami nowego typu komputera kwantowego są atomy magnetyczne z klasy tzw
W drodze do pierwszych komputerów kwantowychWymagane jest utworzenie tzw. bitów kwantowych, czyli kubitów – bitów pamięci, które w odróżnieniu od bitów klasycznych mogą przyjmować nie tylko wartości binarne zero i jeden, ale także dowolną dowolną kombinację.
„Dzięki temu możliwy jest zupełnie nowy rodzaj obliczeń i przetwarzania danych, co dla konkretnych zastosowań oznacza ogromne przyspieszenie mocy obliczeniowej.”
Badacz PSI Manuel Grimm.
Fizycy opisują bity logiczne i podstawoweoperacje komputerowe na nich można realizować w bryle magnetycznej: kubity będą zlokalizowane na poszczególnych atomach z klasy pierwiastków ziem rzadkich, wbudowanych w sieć krystaliczną głównego materiału.
Naukowcy opierając się na prawach fizyki kwantowejobliczyli, że spin jądrowy atomów metali ziem rzadkich nadawałby się do wykorzystania jako nośnik informacji, czyli kubity. Sugerują również, że ukierunkowane impulsy laserowe mogą natychmiastowo przekazywać informacje do elektronów atomu, aktywując w ten sposób kubity, powodując, że zawarte w nich informacje staną się widoczne dla otaczających atomów.
Dwa takie aktywowane kubity oddziałują ze sobąze sobą i tym samym mogą być „zaplątani”. Splątanie to specjalna właściwość układów kwantowych kilku cząstek lub kubitów, która jest ważna dla komputerów kwantowych: wynik pomiaru jednego kubitu zależy bezpośrednio od wyników pomiaru innych kubitów i odwrotnie.
Badacze demonstrują, jak potrafią te kubitybyć używane do tworzenia bramek logicznych, głównie bramek sterujących z wartością „NIE” (bramki CNOT). Bramki logiczne to podstawowe elementy konstrukcyjne, których klasyczne komputery używają również do wykonywania obliczeń. Jeśli połączysz wystarczającą liczbę takich bramek CNOT, jak również wystarczającą liczbę bramek jednokubitowych, możliwa stanie się każda możliwa operacja obliczeniowa. W ten sposób tworzą kręgosłup komputerów kwantowych.
To nie pierwszy raz, kiedy proponują naukowcyużywaj bramek logiki kwantowej. Jednak ta metoda aktywowania i splątania kubitów ma decydującą przewagę nad poprzednimi porównywalnymi propozycjami: jest co najmniej dziesięciokrotnie szybsza.
Kolejną zaletą jest nie tylkoszybkość, z jaką komputer kwantowy oparty na tej koncepcji może wykonywać obliczenia, a przede wszystkim dotyczy to podatności systemu na błędy.
Kubity nie są zbyt stabilne.Jeśli procesy splątania są zbyt wolne, istnieje duże prawdopodobieństwo, że w międzyczasie część kubitów utraci informacje. W rzeczywistości badacze PSI odkryli sposób na zbudowanie komputera kwantowego nie tylko co najmniej dziesięciokrotnie szybszego niż porównywalne systemy, ale także mniej podatnego na błędy w tym samym czynniku.
Czytaj także:
Księżyc Saturna, Tytan, jest niezwykle podobny do Ziemi. Jakie plany ma co do tego ludzkość?
Aborcja i nauka: co stanie się z dziećmi, które będą rodzić.
Jedna trzecia osób, które wyzdrowiały po COVID-19, wraca do szpitala. Umiera co ósma osoba.
Duża liczba szarych wielorybów zaczęła głodować i umierać na Oceanie Spokojnym.