У квантовых компьютеров, которые функционируют согласно законам квантовой физики, есть потенциал, чтобы затмить вычислительную мощность сегодняшних компьютеров, которые в состоянии обработать огромные объемы информации внезапно.Команда достигла логического вентиля, который помещает два атома в состоянии квантовой запутанности и является фундаментальным стандартным блоком квантового вычисления с точностью (или преданность) существенно больше, чем предыдущий мировой рекорд.
Квантовая запутанность – явление, описанное Эйнштейном как ‘жуткий’, но который является в основе квантовых технологий – происходит, когда две частицы остаются на связи, такие, что действие на каждый затрагивает другой, даже когда они отделены большими расстояниями.Исследование, выполненное учеными из Научного совета Технических наук и Физики (EPSRC) – финансировало Сетевой Квантовый Центр Информационных технологий (NQIT), который является во главе с Оксфордским университетом, сообщается в журнале Physical Review Letters.
Доктор Крис Баллэнс, научный сотрудник в колледже Магдалины, Оксфорде и ведущем авторе статьи, сказал: ‘Разработка «квантового компьютера» является одной из выдающихся технологических проблем 21-го века. Квантовый компьютер – машина, которая обрабатывает информацию согласно правилам квантовой физики, которые управляют поведением микроскопических частиц в масштабе атомов и меньший.’Важный момент – то, что это не просто различная технология для вычисления таким же образом нашей повседневной компьютерной работы; это – на очень фундаментальном уровне различный способ обработать информацию. Оказывается, что этот механический квантом способ управлять информацией дает квантовым компьютерам способность решить определенные проблемы намного более эффективно, чем какой-либо мыслимый обычный компьютер.
Одна такая проблема связана с ломкой безопасных кодексов, в то время как другой ищет большие наборы данных. Квантовые компьютеры естественно подходящие к моделированию других квантовых систем, которые могут помочь, например, нашему пониманию сложных молекул, относящихся к химии и биологии’.Квантовая технология – сложная область, но одна аналогия, которая использовалась, чтобы объяснить понятие квантового вычисления, – то, что это похоже на способность прочитать все книги в библиотеке в то же время, тогда как обычное вычисление похоже на необходимость прочитать их один за другим.
Это может быть сверхупрощенно, но это полезно в передаче пути, которым у квантового вычисления есть потенциал, чтобы коренным образом изменить область.Профессор Дэвид Лукас, Отдела Оксфордского университета Физики и Бейллиол-Колледжа, Оксфорд, соавтора бумаги, заявил: ‘Понятие «квантовой запутанности» фундаментально для квантового вычисления и описывает ситуацию, где два кванта возражают – в нашем случае, два отдельных атома – разделяют совместное квантовое состояние. Это означает, например, что измерение собственности одного из атомов говорит Вам что-то о другом.
‘Квантовый логический вентиль – операция, которая может взять два независимых атома и поместить их в это специальное запутанное государство. Точность ворот – мера того, как хорошо это работает: в нашем случае точность на 99,9% означает, что в среднем 999 раз из 1 000 мы произведем запутанное государство правильно, и одно время из 1 000, что-то пошло не так, как надо.’Чтобы поместить это в контекст, в квантовой теории говорится, что – насколько любой нашел до сих пор – Вы просто не можете построить квантовый компьютер вообще, если точность понижается ниже приблизительно 99%. На уровне на 99,9% Вы можете построить квантовый компьютер в теории, но на практике это могло очень трудный и таким образом чрезвычайно дорогой.
Если в будущем точность 99,99% может быть достигнута, перспективы выглядят намного более благоприятными’.Профессор Лукас добавил: ‘Достижение логического вентиля с точностью на 99,9% является другим важным этапом на пути к развитию квантового компьютера.
Квантовый логический вентиль самостоятельно не составляет квантовый компьютер, но Вы не можете построить компьютер без них.’Аналогия от обычных вычислительных аппаратных средств была бы то, что мы наконец разработали, как построить транзистор с достаточно хорошей работой, чтобы сделать логические схемы, но технология для проводки тысяч тех транзисторов вместе, чтобы построить электронно-вычислительную машину находится все еще в ее младенчестве’.Метод, используемый Оксфордской командой, был изобретен в NIST в Валуне, США, и, в работе, опубликованной вместе с Оксфордом в Physical Review Letters, команда NIST также сообщает о достижении точности на 99,9%.
Оксфордское исследование финансировалось EPSRC как часть Программы UK National Quantum Technologies, и американским армейским Исследовательским управлением.