Znanstveniki so naredili največjo in najbolj zapleteno kvantno-računalniško mrežo doslej in dobili 20 različnih zapletenih kvantnih bitov ali qubitov za pogovor med seboj.
Skupina je nato lahko prebrala informacije, vsebovane v vseh tako imenovanih kbitovih, in ustvarila prototip kvantnega "kratkoročnega pomnilnika" za računalnik. Medtem ko so prejšnja prizadevanja zapletla večje skupine delcev v ultra hladne laserje, so raziskovalci prvič lahko potrdili, da so res v mreži.
Njihova študija, objavljena 10. aprila v reviji Physics Review X, potisne kvantne računalnike na novo raven in se tako približa tako imenovani "kvantni prednosti", kjer qubits presegajo klasične bite računalnikov, ki temeljijo na silicijevem čipu, pravijo raziskovalci .
Od bitov do kubitov
Tradicionalno računanje temelji na dvojiškem jeziku 0 in 1 - abecedi s samo dvema črkama ali nizu globusov, obrnjenimi na severni ali južni pol. Sodobni računalniki uporabljajo ta jezik tako, da pošiljajo ali zaustavijo pretok električne energije skozi kovinska in silikonska vezja, preklapljajo magnetno polarnost ali uporabljajo druge mehanizme, ki imajo dvojno stanje "vklop ali izklop".
Vendar pa kvantni računalniki uporabljajo drugačen jezik - z neskončnim številom "črk".
Če binarni jeziki uporabljajo severni in južni pol globusov, bi kvantno računalništvo uporabljalo vse točke vmes. Cilj kvantnega računanja je uporabiti tudi vse območje med polovami.
Toda kje bi se lahko napisal tak jezik? Ni tako, kot da najdete kvantne snovi v trgovini s strojno opremo. Torej, ekipa lovi kalcijeve ione z laserskimi žarki. S pulziranjem teh ionov z energijo lahko premikajo elektrone iz ene plasti v drugo.
V srednješolski fiziki se elektroni odbijajo med dvema plastema, kot avtomobil, ki se menjava. Toda v resnici elektroni ne obstajajo na enem mestu ali eni plasti - obstajajo v mnogih hkrati, pojav, znan kot kvantna superpozicija. To nenavadno kvantno vedenje ponuja priložnost za oblikovanje novega računalniškega jezika, ki uporablja neskončne možnosti. Medtem ko klasično računanje uporablja bite, ti kalcijevi ioni v superpoziciji postanejo kvantni biti ali kviti. Medtem ko so prejšnje delo že ustvarjale takšne qubitove, je trik, da naredimo računalnik, da se ti qubits pogovarjajo med seboj.
"Imeti vse te posamezne ione sam po sebi ni stvar, ki vas zanima," je za Live Science povedal Nicolai Friis, prvi avtor prispevka in višji raziskovalec na Inštitutu za kvantno optiko in kvantne informacije na Dunaju. "Če se ne pogovarjata med seboj, potem je vse, kar lahko storite z njimi, zelo drago klasično računanje."
Govorni koščki
Da bi se kiti »pogovarjali«, se je v tem primeru oprl na drugo bizarno posledico kvantne mehanike, imenovano zapletanje. Zapletenost je, ko se zdi, da dva (ali več) delcev delujeta usklajeno, odvisno, tudi če sta ločena z velikimi razdaljami. Večina strokovnjakov meni, da bodo zapletanje delcev ključnega pomena za kvantno računanje katapult od laboratorijskega eksperimenta do računalniške revolucije.
"Pred dvajsetimi leti je bilo zapletanje dveh delcev veliko," je za Live Science povedal soavtor študije Rainer Blatt, profesor fizike na univerzi v Innsbrucku v Avstriji. "Ko pa resnično zaidete in želite sestaviti kvantni računalnik, morate sodelovati z ne samo petimi, osmimi, 10 ali 15 kubički. Na koncu bomo morali sodelovati z mnogimi, mnogo več kubički."
Ekipi je uspelo zviti 20 delcev skupaj v nadzorovano omrežje - še vedno manjka pravega kvantnega računalnika, a največjega takega omrežja doslej. In čeprav morajo še potrditi, da je vseh 20 popolnoma zapletenih med seboj, je to trden korak k superračunalnikom prihodnosti. Do danes kubiti niso presegli klasičnih računalniških bitov, vendar je Blatt dejal, da prihaja trenutek - pogosto imenovan kvantna prednost.
"Kvantni računalnik nikoli ne bo nadomestil klasičnih računalnikov, temveč se bo dodal nanje," je dejal Blatt. "Te stvari je mogoče storiti."
