Учените са направили най-голямата и най-сложна квантово-компютърна мрежа досега, получавайки 20 различни заплетени квантови бита или кубити, за да си говорят един с друг.
След това екипът успя да прочете информацията, съдържаща се във всички онези така наречени кубити, създавайки прототип на квантовата "краткосрочна памет" за компютъра. Докато миналите усилия заплитат по-големи групи частици в ултра студени лазери, това е първият път, в който изследователите успяха да потвърдят, че наистина са в мрежа.
Изследването им, публикувано на 10 април в списанието Physics Review X, изтласква квантовите компютри на ново ниво, приближавайки се до така нареченото „квантово предимство“, където кубитите превъзхождат класическите битове на компютри, базирани на силиконови чипове, твърдят изследователите ,
От битове до кубити
Традиционното изчисляване се основава на двоичен език от 0 и 1s - азбука с само две букви или поредица от глобуси, обърнати към северния или южния полюс. Съвременните компютри използват този език, като изпращат или спират потока на електричество през метални и силиконови вериги, превключват магнитна полярност или използват други механизми, които имат двойно състояние "включване или изключване".
Квантовите компютри обаче използват различен език - с безкраен брой "букви".
Ако двоичните езици използват северния и южния полюс на глобусите, тогава квантовите изчисления ще използват всички точки между тях. Целта на квантовите изчисления е също да се използва цялата площ между полюсите.
Но къде може да се пише такъв език? Не е като да намерите квантова материя в хардуерния магазин. И така, екипът е улавял калциеви йони с лазерни лъчи. Чрез пулсиране на тези йони с енергия, те могат да придвижват електрони от един слой в друг.
Във физиката на гимназията електроните скачат между два слоя, като кола, която сменя платна. Но в действителност електроните не съществуват на едно място или в един слой - те съществуват в много едновременно, явление, известно като квантова суперпозиция. Това странно квантово поведение предлага шанс за създаване на нов компютърен език - този, който използва безкрайни възможности. Докато класическите изчисления използват битове, тези калциеви йони в суперпозиция стават квантови битове или кубити. Докато миналата работа е създавала такива кубити преди, трикът да направите компютър е да накарате тези кубити да говорят един с друг.
„Самостоятелното притежаване на всички тези отделни йони всъщност не е това, което ви интересува“, заяви Николай Фрис, първи автор на статията и старши изследовател в Института за квантова оптика и квантова информация във Виена пред Live Science. "Ако те не си говорят помежду си, тогава всичко, което можете да направите с тях, е много скъпо класическо изчисление."
Говорещи битове
За да накарат кубитите да говорят в този случай, разчитат на друго странно следствие от квантовата механика, наречено заплитане. Заплитането е когато две (или повече) частици изглежда работят по координиран, зависим начин, дори когато са разделени от огромни разстояния. Повечето експерти смятат, че заплитането на частици ще бъде от ключово значение като квантово изчисляване на катапулти от лабораторния експеримент до компютърната революция.
"Преди двадесет години заплитането на две частици беше голяма работа", каза съавторът на проучването Райнер Блат, професор по физика в Университета в Инсбрук в Австрия пред Live Science. "Но когато наистина отидете и искате да изградите квантов компютър, трябва да работите с не просто да кажете пет, осем, 10 или 15 кубита. В крайна сметка ще трябва да работим с много, много повече кубити."
Екипът успя да вплете 20 частици заедно в контролирана мрежа - все още къса от истински квантов компютър, но най-голямата такава мрежа до момента. И въпреки че тепърва трябва да потвърждават, че всичките 20 са напълно заплетени един с друг, това е солидна стъпка към суперкомпютрите на бъдещето. Към днешна дата кубитите не са надминали класическите компютърни битове, но Блат каза, че идва моментът - често наричан квантово предимство.
"Квантовият компютър никога няма да замени класическите компютри; той ще добави към тях", каза Блат. "Тези неща могат да се направят."
