Инженеры Стэнфордского университета продемонстрировали новый, упрощенный вариант квантового компьютера, благодаря которому практическое применение этой технологии может стать реальностью, сообщает журнал Optica.
В новой модели один атом связывается с несколькими фотонами, что позволяет ему обрабатывать и хранить больший объем информации, а также работать при комнатной температуре - в отличие от прототипов, разрабатываемых компаниями Google и IBM.
В новой модели используются простые компоненты
Квантовые компьютеры работают на кубитах (квантовых битах).В отличие от классических битов, которые могут принимать только два значения (либо 0, либо 1), кубиты могут существовать одновременно в нескольких различных состояниях. Это позволяет квантовым компьютерам практически мгновенно выполнять вычисления, на которые у классических компьютеров ушли бы тысячи лет.
Хотя квантовые компьютеры могут выполнять очень сложные задачи, их практическое применение ограничено чувствительностью к теплу и вибрации, поэтому они должны эксплуатироваться при температурах, близких к абсолютному нулю.
(Механизм телепортации при одном проходе фотонного кубита через рассеиватель)
Animation of the gate teleportation mechanism: opticapublishing.figshare.com
Команда из Стэнфорда утверждает, что их разработка позволяет избавиться от многих проблем, связанных с повышенной чувствительностью к внешним воздействиям. По сути, это просто фотоэлектронная схема, состоящая из оптоволоконного кабеля, расщепителя луча, двух оптоэлектронных переключателей и оптического резонатора. Они используются для изготовления двух основных компонентов машины: накопительного кольца из оптоволокна и рассеивающего модуля.
"В большинстве случаев, если вы хотите собрать квантовый компьютер, вам потребуется интегрировать тысячи квантовых излучателей в огромную фотонную схему", - объясняет Бен Бартлетт, руководитель проекта. "В нашей же концепции используется небольшое количество относительно простых модулей, при этом размер компьютера не увеличивается в зависимости от сложности задачи.
Использование квантовой телепортации
Информация в машине передается через направление фотонов. Одно направление представляет единицу, другое - ноль, а оба одновременно (благодаря эффекту квантовой суперпозиции) представляют третье состояние. Вся информация кодируется при помощи лазера в единственном атоме, который связан с фотонами. Поскольку состояние атома можно сбрасывать и “перезапускать” многократно, мощность компьютера может масштабироваться путем простого добавления фотонов в кольцо. Это устраняет необходимость в построении многочисленных модулей и, следовательно, значительно снижает сложность машины.
"Измерив состояния атома, можно телепортировать все процессы на фотоны", - говорит Бартлетт. "Следовательно, необходим только один управляемый атомный кубит, который можно задействовать в качестве посредника для управления всеми остальными фотонными кубитами".
Возможно, одним из самых больших преимуществ нового проекта Стэнфордской команды является возможность его работы при комнатной температуре, Что в свою очередь позволяет, существенно упростить процесс создания машин, которые обещают произвести революцию в области вычислений.
Ранее мы рассказывали о достижениях датских физиков, которым удалось разработать технологию, позволяющую обойти ограничения в работе спиновых кубитов. Китайские ученые также развивают квантовые технологии. Недавно они сообщили, что создали два новых компьютера, которые в миллионы раз мощнее своих конкурентов из IBM и Google.
1 345
