Квантовые компьютеры, которые функционируют в соответствии с законами квантовой физики, могут затмить вычислительную мощность современных компьютеров, способных обрабатывать огромные объемы информации одновременно.Команда достигла логического элемента, который помещает два атома в состояние квантовой запутанности и является фундаментальным строительным блоком квантовых вычислений с точностью (или верностью), значительно превышающей предыдущий мировой рекорд. Квантовая запутанность — явление, описанное Эйнштейном как «жуткое», но лежащее в основе квантовых технологий, происходит, когда две частицы остаются связанными, так что воздействие на одну влияет на другую, даже когда они разделены огромными расстояниями.
Об исследовании, проведенном учеными из Центра сетевых квантовых информационных технологий (NQIT), финансируемого Советом по инженерным и физическим наукам (EPSRC), который возглавляет Оксфордский университет, сообщается в журнале Physical Review Letters.Доктор Крис Балланс, научный сотрудник колледжа Магдалины в Оксфорде и ведущий автор статьи, сказал: «Разработка« квантового компьютера »- одна из выдающихся технологических задач 21 века. Квантовый компьютер — это машина, которая обрабатывает информацию в соответствии с правилами квантовой физики, которые определяют поведение микроскопических частиц в масштабе атомов и меньше.«Важным моментом является то, что это не просто другая вычислительная технология, аналогичная тому, как работают наши повседневные компьютеры; На очень фундаментальном уровне это другой способ обработки информации.
Оказывается, этот квантово-механический способ манипулирования информацией дает квантовым компьютерам возможность решать определенные проблемы гораздо более эффективно, чем любой мыслимый обычный компьютер. Одна из таких проблем связана с взломом безопасных кодов, а другая — с поиском больших наборов данных. Квантовые компьютеры естественно хорошо подходят для моделирования других квантовых систем, что может помочь, например, в нашем понимании сложных молекул, имеющих отношение к химии и биологии ».
Квантовая технология — сложная область, но одна аналогия, которая использовалась для объяснения концепции квантовых вычислений, заключается в том, что это похоже на возможность читать все книги в библиотеке одновременно, тогда как обычные вычисления похожи на необходимость читать их один за другим. Это может быть чрезмерно упрощенным, но оно полезно для демонстрации того, каким образом квантовые вычисления могут произвести революцию в этой области.Профессор Дэвид Лукас с факультета физики Оксфордского университета и Баллиол-колледжа в Оксфорде, соавтор статьи, сказал: «Концепция« квантовой запутанности »является фундаментальной для квантовых вычислений и описывает ситуацию, когда два квантовых объекта — в В нашем случае два отдельных атома имеют общее квантовое состояние.
Это означает, например, что измерение свойства одного из атомов говорит вам кое-что о другом.«Квантовый логический вентиль — это операция, которая может взять два независимых атома и перевести их в это особое запутанное состояние. Точность ворот — это мера того, насколько хорошо это работает: в нашем случае точность 99,9% означает, что в среднем 999 раз из 1000 мы сгенерируем запутанное состояние правильно, и один раз из 1000 что-то пошло не так. .Чтобы поместить это в контекст, квантовая теория гласит, что, насколько кто-либо до сих пор обнаружил, вы просто не сможете построить квантовый компьютер вообще, если точность упадет ниже 99%. На уровне 99,9% вы можете построить квантовый компьютер в теории, но на практике это может быть очень сложно и, следовательно, чрезвычайно дорого.
Если в будущем удастся достичь точности 99,99%, перспективы будут намного более благоприятными ».Профессор Лукас добавил: «Достижение логического элемента с точностью 99,9% — еще одна важная веха на пути к разработке квантового компьютера.
Квантовые логические ворота сами по себе не составляют квантовый компьютер, но вы не можете построить компьютер без них.Аналогия с обычным вычислительным оборудованием заключается в том, что мы наконец-то разработали, как построить транзистор с достаточно хорошей производительностью, чтобы создавать логические схемы, но технология соединения тысяч этих транзисторов вместе для создания электронного компьютера все еще находится в зачаточном состоянии. ‘Метод, используемый оксфордской группой, был изобретен в NIST в Боулдере, США, и в статье, опубликованной вместе с Oxford в Physical Review Letters, команда NIST также сообщает о достижении точности 99,9%.
Оксфордское исследование финансировалось EPSRC в рамках Национальной программы квантовых технологий Великобритании и Исследовательским бюро армии США.