Oamenii de știință au făcut cea mai mare și mai complexă rețea cuantică de calculatoare, obținând 20 de biți cuantici diferiți, sau qubit-uri, pentru a discuta între ei.
Apoi, echipa a putut să citească informațiile conținute în toate acele așa-numite qubits, creând un prototip al „memoriei pe termen scurt” cuantic pentru computer. În timp ce eforturile anterioare au încurcat grupuri mai mari de particule în lasere ultracold, aceasta este prima dată când cercetătorii au putut să confirme că sunt într-adevăr într-o rețea.
Studiul lor, publicat pe 10 aprilie în revista Physics Review X, împinge calculatoarele cuantice la un nou nivel, apropiindu-se de așa-numitul „avantaj cuantic”, în cazul în care zburările depășesc bucățile clasice ale computerelor pe bază de cip de siliciu, au spus cercetătorii .
De la biți la qubits
Calcularea tradițională se bazează pe un limbaj binar de 0s și 1s - un alfabet cu doar două litere sau o serie de globuri întoarse către polul nord sau sud. Calculatoarele moderne folosesc acest limbaj prin trimiterea sau oprirea fluxului de energie electrică prin circuite metalice și de siliciu, schimbarea polarității magnetice sau folosirea altor mecanisme care au o stare dublă de „pornire sau oprire”.
Cu toate acestea, calculatoarele cuantice folosesc un limbaj diferit - cu un număr infinit de „litere”.
Dacă limbile binare folosesc polii nord și sud ai globurilor, atunci calculul cuantic ar folosi toate punctele între ele. Scopul calculului cuantic este de a utiliza, de asemenea, toată zona dintre poli.
Dar unde ar putea fi scrisă o astfel de limbă? Nu este ca și cum ai putea găsi materie cuantică la magazinul hardware. Așadar, echipa a prins ioni de calciu cu raze laser. Prin pulsarea acestor ioni cu energie, ei pot muta electroni de la un strat la altul.
În fizica liceului, electronii sări între două straturi, ca o mașină care schimbă benzile. Dar, în realitate, electronii nu există într-un singur loc sau într-un singur strat - există în mulți în același timp, fenomen cunoscut sub numele de suprapunere cuantică. Acest comportament cuantic ciudat oferă o șansă de a concepe un nou limbaj de calculator - unul care folosește posibilități infinite. În timp ce calcularea clasică folosește biți, acești ioni de calciu în suprapunere devin biți cuantici sau qubit. În timp ce munca anterioară crease astfel de qubits înainte, trucul pentru a face un computer este de a determina aceste qubits să vorbească între ei.
„Să aveți toți acești ioni pe cont propriu nu este tocmai ceea ce vă interesează”, a declarat pentru Știința în directă Nicolai Friis, primul autor al lucrării și un cercetător senior la Institutul pentru Optică Cuantică și Informații Cuantice din Viena. „Dacă nu vorbesc între ei, atunci tot ce poți face cu ei este un calcul clasic foarte scump”.
Biți de vorbă
Pentru a obține "discutiile" care se vorbește în acest caz, s-a bazat pe o altă consecință bizară a mecanicii cuantice, numită înțelegere. Înțelegerea este atunci când două (sau mai multe) particule par să funcționeze într-un mod coordonat, dependent, chiar și atunci când sunt separate de distanțe vaste. Cei mai mulți experți consideră că legăturile cu particule vor fi esențiale ca și catapulte de calcul cuantic de la experimentul de laborator până la revoluția de calcul.
"În urmă cu douăzeci de ani, înțelegerea a două particule a fost o afacere importantă", a spus co-autorul studiului Rainer Blatt, profesor de fizică la Universitatea din Innsbruck, în Austria. „Dar când te duci cu adevărat și vrei să construiești un computer cuantic, trebuie să lucrezi cu nu doar să spui cinci, opt, 10 sau 15 bituri.
Echipa a reușit să cuprindă 20 de particule împreună într-o rețea controlată - încă un computer cuantic adevărat, dar cea mai mare astfel de rețea până în prezent. Și deși mai au nevoie să confirme că toate cele 20 sunt complet legate între ele, este un pas solid către supercomputerii viitorului. Până în prezent, zambetele nu au depășit biți clasici de computer, dar Blatt a spus că momentul - adesea numit avantajul cuantic - vine.
"Un computer cuantic nu va înlocui computerele clasice, ci le va adăuga", a spus Blatt. „Aceste lucruri se pot face”.
