Центральні елементи нового типу квантового комп'ютера – магнітні атоми з класу так званих
На шляху до квантових комп'ютерів початковимвимогою є створення про квантових бітів чи кубитів — бітів пам'яті, які можуть, на відміну класичних бітів, приймати як двійкові значення нуля і одиниці, але й будь-яку довільну комбінацію.
«Завдяки цьому стає можливим абсолютно новий вид обчислень та обробки даних, що для конкретних додатків означає величезне прискорення обчислювальної потужності»
дослідник PSI Мануель Грімм.
Фізики описують, як логічні біти та основнікомп'ютерні операції з ними можуть бути реалізовані в магнітному твердому тілі: кубити розташовуватимуться на окремих атомах із класу рідкісноземельних елементів, вбудованих у кристалічну решітку основного матеріалу.
На основі законів квантової фізики дослідникипідрахували, що ядерний спин рідкісноземельних атомів буде придатний для використання як носій інформації, тобто кубитів. Вони також припускають, що прицільні лазерні імпульси можуть миттєво передавати інформацію електронам атома і, таким чином, активувати кубити, в результаті чого інформація стає видимою для навколишніх атомів.
Два таких активованих кубіта взаємодіютьодин з одним і, таким чином, можуть бути «заплутані». Заплутаність - це особливе властивість квантових систем з декількох частинок або кубітів, яке важливо для квантових комп'ютерів: результат вимірювання одного кубіта безпосередньо залежить від результатів вимірювання інших кубітів, і навпаки.
Дослідники демонструють, як ці кубіти можутьбути використані для створення логічних вентилів, в першу чергу керованих вентилів зі значенням «НЕ» (вентилів CNOT). Логічні вентилі - це основні будівельні блоки, які класичні комп'ютери також використовують для виконання обчислень. Якщо об'єднати досить багато таких вентилів CNOT, а також достатня кількість однокубітних вентилів, будь-яка мислима обчислювальна операція стає можливою. Таким чином, вони складають основу квантових комп'ютерів.
Це не вперше, коли вчені пропонуютьвикористовувати квантові логічні вентилі. Однак цей метод активації і заплутування кубітів має вирішальну перевагу в порівнянні з попередніми порівнянними пропозиціями: він працює як мінімум в десять разів швидше.
Ще одна перевага полягає не тільки вшвидкості, з якою квантовий комп'ютер, заснований на цій концепції, може проводити обчислення, а насамперед, це стосується схильності до системи помилок.
Кубіти не надто стабільні.Якщо процеси заплутування йдуть занадто повільно, існує велика ймовірність того, що деякі з кубітів тим часом втратять свою інформацію. По суті дослідники PSI виявили спосіб створення квантового комп'ютера не тільки як мінімум в десять разів швидше, ніж зіставні системи, але і менш схильний до помилок в тому ж самому факторі.
Читати також:
Супутник Сатурна Титан дивно схожий на Землю. Які у людства на нього плани?
Аборти і наука: що буде з дітьми, яких народять.
Третина перехворіли COVID-19 повертаються в лікарню. Кожен восьмий помирає.
Велика кількість сірих китів почали голодувати і вмирати в Тихому океані.