Схема реализации сверхпроводникового кубита. Иллюстрация с сайта aps.org

Создан первый твердый квантовый процессор

В рамках работы исследователи создали устройство, состоящее из двух кубитов - квантовых аналогов бита, способных находиться не только в состоянии нуль или один, но и в их суперпозиции. Работа кубитов, разделенных специальным зазором, контролировалась при помощи источника микроволнового излучения.

В исследовании использовались кубиты, которые представляют собой небольшие кусочки сверхпроводника, состоящего из тонкой пленки ниобия, нанесенной на пластину из оксида алюминия с щелью. Кодирование состояний подобного устройства осуществляется распределением так называемых куперовских пар - квазичастиц, состоящих из двух электронов. Функционируют подобные кубиты при температуре чуть выше абсолютного нуля (минус 273,15 градуса по Цельсию).

В рамках работы исследователи использовали пару кубитов, чтобы реализовать решения некоторых теоретических задач. Первое из них - алгоритм Гровера для поиска в неупорядоченной базе данных. Этот вероятностный (как и все квантовые) алгоритм ищет элемент в базе данных из N записей за kN^0.5 шагов, где k - некоторая константа. Примерно в 80 процентах случаев поиск оказывался успешным.

Кроме этого исследователи запускали на квантовом процессоре алгоритм Дойче-Джоза. Это теоретический алгоритм, который по данной последовательности нулей и единиц четной длины отвечает на вопрос: верно ли, что все значения в наборе нули, единицы или нулей и единиц одинаковое количество. При этом заранее известным полагается, что последовательность имеет один из трех данных видов. Этот алгоритм выдает ответ всего за один шаг, в то время как классический алгоритм требует 2^{n - 1} + 1 шагов, где n - длина последовательности.

Сами исследователи считают, что их устройство требует сложной системы охлаждения и использует всего два кубита, поэтому не может считаться полноценным квантовым компьютером. Однако они отмечают, что их процессор может рассматриваться как важный шаг на пути к практической реализации подобных устройств.

Ссылки по теме
- Spooky computers closer to reality - Nature News, 28.06.2009
- Время жизни кубита продлили в 1000 раз - Lenta.ru, 25.06.2009
- Создан самый тонкий сверхпроводящий слой металла - Lenta.ru, 09.06.2009
- Запутанность оказалась сомнительным другом квантовых компьютеров - Lenta.ru, 26.05.2009
- Работа по квантовой телепортации стала самой цитируемой статьей датских ученых - Lenta.ru, 25.03.2009
- Физики впервые телепортировали ионы на метр - Lenta.ru, 26.01.2009
- Физики запутали квантовый бит и квантовый трит - Lenta.ru, 26.02.2008

Сайты по теме
- Статья про квантовые компьютеры в Википедии