Znanstvenici su napravili najveću i najsloženiju kvantno-računalnu mrežu dosad, dobivši 20 različitih zapletenih kvantnih bita ili qubita kako bi razgovarali jedni s drugima.
Tim je tada mogao pročitati podatke sadržane u svim tim tzv kbitima, kreirajući prototip kvantne "kratkoročne memorije" za računalo. Iako su dosadašnji napori zapleli veće grupe čestica u ultrahladnim laserima, ovo je prvi put da su istraživači uspjeli potvrditi da se doista nalaze u mreži.
Njihova studija objavljena 10. travnja u časopisu Physics Review X gura kvantna računala na novu razinu, približavajući se takozvanoj "kvantnoj prednosti", gdje kubiti nadmašuju klasične bitove računala na bazi silikonskih čipova, rekli su istraživači ,
Od bita do qubita
Tradicionalno računanje temelji se na binarnom jeziku od 0 i 1 - abecedi sa samo dva slova ili nizu globusa okrenutim na sjeverni ili južni pol. Moderna računala koriste ovaj jezik slanjem ili zaustavljanjem protoka električne energije kroz metalne i silikonske krugove, prebacivanjem magnetske polarnosti ili korištenjem drugih mehanizama koji imaju dvostruko stanje "uključeno ili isključeno".
Međutim, kvantna računala koriste drugačiji jezik - s beskonačnim brojem "slova".
Ako binarni jezici koriste sjeverni i južni pol globusa, tada bi kvantno računanje koristilo sve točke između. Cilj kvantnog računanja je također koristiti cijelo područje između polova.
Ali gdje bi se mogao napisati takav jezik? Nije kao da kvantnu materiju možete pronaći u trgovini hardvera. Dakle, tim je hvatao kalcijeve ione laserskim zrakama. Pulsirajući tim ionima energijom, oni mogu premjestiti elektrone iz jednog sloja u drugi.
U srednjoj školi fizike elektroni odskoče između dva sloja, poput automobila koji se mijenja trakama. Ali u stvarnosti, elektroni ne postoje na jednom mjestu ili u jednom sloju - oni postoje u mnogim istodobno, fenomen poznat kao kvantna superpozicija. Ovo neobično kvantno ponašanje nudi šansu za osmišljavanje novog računalnog jezika - onoga koji koristi beskonačne mogućnosti. Dok klasično računanje upotrebljava bitove, ti kalcijevi ioni u superpoziciji postaju kvantni bitovi ili kbitni. Dok su u prošlom poslu ranije stvarali takve kbitove, trik stvaranja računala je naterati ove kvitove da razgovaraju jedni s drugima.
"Imati sve te pojedinačne ione samostalno nije stvar koja vas zanima", rekao je Nicolai Friis, prvi autor ovog rada i viši istraživač Instituta za kvantnu optiku i kvantne informacije u Beču za Live Science. "Ako ne razgovaraju jedni s drugima, onda je sve što možete učiniti s njima vrlo skupo klasično računanje."
Razgovarajući komadići
Kako bi se kviti "razgovarali" u ovom slučaju oslanjali se na još jednu bizarnu posljedicu kvantne mehanike, zvanu zapletenost. Zapletenost je kada se čini da dvije (ili više) čestica djeluju koordinirano, ovisno, čak i kada su razdvojene velikim udaljenostima. Većina stručnjaka smatra da će umetanje čestica biti ključno kao kvantno računanje katapulta od laboratorijskog eksperimenta do revolucije računanja.
"Prije dvadeset godina zaplet dvije čestice bio je velika stvar", rekao je koautor studije Rainer Blatt, profesor fizike na Sveučilištu u Innsbrucku u Austriji za Live Science. "Ali kad stvarno krenete i želite izgraditi kvantno računalo, morate raditi s ne samo recimo pet, osam, 10 ili 15 kubika. Na kraju ćemo morati raditi s mnogo, puno više qubita."
Tim je uspio spojiti 20 čestica u kontroliranu mrežu - još uvijek kratku od istinskog kvantnog računala, ali najveće takve mreže do sada. I dok oni još trebaju potvrditi da je svih 20 potpuno zapleteno jedno s drugim, to je čvrst korak prema superračunalima budućnosti. Do danas, kubiti nisu nadmašili klasične računalne bitove, ali Blatt je rekao da dolazi trenutak - koji se često naziva kvantna prednost.
"Kvantno računalo nikada neće zamijeniti klasična računala, već će se dodati na njih", rekao je Blatt. "Te se stvari mogu učiniti."
