Квантовый компьютер будущего и состояние кубита

Квантовый компьютер будущего и состояние кубита

Квантовым компьютерам будущего учёные пророчат выполнение вычислений, несоизмеримых с теми, что выполняются современными компьютерами. Специалисты не исключают возможности взлома шифрования, которое в настоящее время используется для проведения защищенных электронных транзакций. Квантовым компьютерам по силе эффективно решать задачи, где число возможных решений возрастает экспоненциально.

Отличительные черты квантовых машин

Новые исследования, проведённые лаборантами квантовой оптики Института науки Вейцмана, приближают создание квантовых компьютеров на один шаг ближе. Благодаря исследованиям, открываются так называемые «квантовые ворота», необходимые для взаимодействия квантовых компьютеров.

В отличие от текущей технологии электронных битов, способных существовать только одним из двух состояний – нуль или единица, одноквантовые биты (кубиты), также способны обретать состояния, одновременно соответствующие нулю и единице.

Это называется квантовой суперпозицией, и в этом заключается главное преимущество кубитов, поскольку компьютер, изготовленный на такой основе, обретает способность выполнять многочисленные вычисления параллельно.

Правда, существует один нюанс: квантовое состояние суперпозиции может существовать только до тех пор, пока внешний мир не будет наблюдаться или измеряться каким-либо образом; в противном случае все возможные состояния переходят в единицу.

Это приводит к противоречивым требованиям. Для существования кубитов одновременно в нескольких состояниях требуется идеальная изоляция. Но вместе с тем остаётся необходимость взаимодействия и связи кубитов друг с другом.

Поэтому, несмотря на успешное создание в рамках лабораторий мелкомасштабных квантовых компьютеров с производительностью в несколько десятков кубитов, задача расширения до желаемого масштаба в миллионы кубитов остаётся серьезным научным и технологическим препятствием.

Использование изолированных модулей

Одним из перспективных решений является использование изолированных модулей с небольшим количеством управляемых кубитов, для которых доступна связь между собой при необходимости через оптические линии.

Информация, хранящаяся в материальном кубите (например, один атом или ион), переносится на так называемый «летающий кубит» — частицу света, именуемую фотоном. Этот фотон может быть отправлен через оптические волокна на удалённый кубит.

Передаваемая информация при этом не доступна окружающей среде. Задача создания подобной системы заключается в том, чтобы одиночные фотоны несли чрезвычайно малое количество энергии, а мини-системы, содержащие материальные кубиты, обычно не сильно взаимодействуют с таким слабым светом.

Лаборатория квантовой оптики Института науки Вейцмана является одной из немногих в мире, где учёные полностью сосредоточены на этом научном направлении. Здешняя экспериментальная установка имеет единичные атомы, соединенные с уникальными кремниевыми резонаторами микронного масштаба на чипах.


На основе информации: Weizmann


Добавить комментарий

Внимание: Спам не пройдёт. Работает фильтрация комментариев. *