Yale Universiteto mokslininkų vadovaujama komanda sukūrė pirmą elementarų kietosios būsenos kvantinį procesorių. Tai – esminis pasiekimas kuriant kvantinius kompiuterius. Tyrinėtojai taip pat panaudojo dviejų kvantinių bitų superlaidųjį lustą elementarios paieškos algoritmui vykdyti.
Yale universiteto mokslininkų vadovaujama komanda sukūrė pirmą elementarų kietosios būsenos (angl. solid-state) kvantinį procesorių. Tai – esminis pasiekimas kuriant kvantinius kompiuterius.
Tyrinėtojai taip pat panaudojo dviejų kvantinių bitų (angl. quantum bit, qubit) superlaidųjį lustą elementarios paieškos algoritmui vykdyti. Taip pirmą kartą pademonstruota galimybė atlikti kvantinės informacijos apdorojimą naudojant kietosios būsenos įtaisus. „Mūsų procesorius gali atlikti tik kelias labai paprastas kvantines operacijas – galimybė jas vykdyti jau buvo anksčiau pademonstruota naudojant pavienius atomų branduolius, pačius atomus ir fotonus, – sako Yale universiteto taikomosios fizikos profesorius Robertas Schoelkopfas. – Tačiau tai yra pirmasis kartas kai tą pavyko atlikti naudojant grynai elektroninį įtaisą, kuris atrodo ir veikia daug panašiau į įprastą mikroprocesorių.“
Dviejų kvantinių bitų procesorius
Mokslininkai du kvantinius bitus imituojančias daleles pagamino iš daugybės aliuminio atomų. Šios dalelės gali užimti skirtingas energijos būsenas. Įprastiniuose kompiuteriuose bitai koduoja dvi būsenas, kurias sąlyginai galima pažymėti „0“ ir „1“. Pasinaudodami kvantinės mechanikos dėsniais, mokslininkai kvantinius bitus vienu metu gali patalpinti į kelių būsenų superpoziciją, taip sudarant galimybę koduoti didesnį informacijos kiekį ir užtikrinant didesnį informacijos apdorojimo pajėgumą.
Kvantinio bito koncepcijos vaizdavimas Bloch'o schema
Tokio tipo skaičiavimai, kad ir patys paprasčiausi, iki šiol buvo neįmanomi dalinai dėl to, kad mokslininkams nepavykdavo priversti dirbtinių kvantinių bitų gyvuoti ilgiau nei nanosekundę. Schoelkopfui ir jo kolegoms savąjį pavyko išlaikyti maždaug mikrosekundę – to pakako paprastiems algoritmams įvykdyti. Atliekant logines operacijas, kvantiniai bitai vienas su kitu komunikuoja naudodami „kvantinę magistralę“ (angl. „quantum bus“) – fotonus, perduodančius informaciją kvantinius bitus jungiančiais laidais, kuriuos Yale komanda sukūrė ankstesnių tyrimų metu. Esminis dalykas, norint priversti šį dviejų kvantinių bitų procesorių funkcionuoti, buvo būsenų valdymas. Perėjimą iš vienos būsenos į kitą teko paspartinti, be to, reikėjo užtikrinti, kad toks perėjimas įvyks tik tada, kai mokslininkai to pageidaus.
Tolesniame darbe tyrinėtojai sieks pailginti laiką, kurį kvantiniai bitai išlaiko savo kvantines būsenas, kad jais būtų galima atlikti sudėtingesnes operacijas ir vykdyti sudėtingesnius algoritmus. Taip pat bus bandoma prie kvantinės magistralės prijungti daugiau kvantinių bitų. Schoelkopfo teigimu, informacijos apdorojimo pajėgumas auga eksponentiškai su kiekvienu pridėtu bitu, todėl kvantinių kompiuterių potencialas yra didžiulis. Tačiau mokslininkai perspėja, kad pirmųjų kvantinių kompiuterių dar teks palaukti.
