Быстрая доставка новостей прямо в ваш Telegram

Сделан шаг к созданию квантового компьютера

Ученым удалось разработать систему, в которой тысячи пар атомов, находящиеся в узлах оптической решетки, одновременно обмениваются спинами. Это может стать важным шагом на пути к созданию квантового компьютера, сообщается в пресс-релизе Национального института стандартов и технологий (НИСТ) США.

Принцип работы квантового компьютера базируется на уникальных свойствах микрочастиц, не имеющих аналогов в знакомом нам микромире. Так, например, параметр спин может принимать два значения (условно называемые 0 и 1), уникальность же состоит в том, что он может принимать их одновременно.

Благодаря этому свойству спинов в качестве единицы информации в квантовых компьютерах используются так называемые кубиты, которые в отличие от обычного бита могут принимать не только два значения 0 и 1, но и эти два значения одновременно. Таким образом, система из N кубитов может обрабатывать 2N значений одновременно, поэтому потенциал квантовых компьютеров значительно превосходит возможности современных ЭВМ.

Элементами архитектуры квантового компьютера (как и обычного) являются логические вентили. Обратимый вентиль (SWAP gate) обеспечивает обмен состояниями в паре кубитов (если первый атом имел спин 0, а второй — спин 1, то первый получил спин 1, а второй — спин 0). В полуобратимом вентиле (half-SWAP gate), который еще никому не удалось создать, этот процесс останавливается на середине: оба атома имеют одновременно спин 0 и 1 (то есть находятся в неопределенном состоянии), имеет место так называемая "запутанность" (entanglement). Даже если два запутанных атома физически разделить, то информационная связь между ними все равно сохраняется: если мы определим спин одного, то мы автоматически узнаем спин другого.

Группа специалистов из Мэрилэндского университета и из НИСТ, которой руководил нобелевский лауреат Уильям Филлипс (William Phillips), занималась операцией обмена спинами. При помощи лазера они разместили в узлах двух оптических решеток атомы рубидия. В начале опыта все атомы имеют одинаковый спин. Затем под воздействием радиоволн спин атомов в одной из решеток изменяется на противоположный. Затем решетки совмещаются так, чтобы в каждой ячейке оказалась пара атомов. Далее по законам квантовой механики начинается колебательный процесс: атомы в каждой ячейке обмениваются спинами и вся система поочередно принимает значения 0 и 1 с периодичностью примерно 0,4 миллисекунды.

Созданная система работает как обратимый вентиль. Создать полуобратимый вентиль ученым пока не удалось: для этого необходимо разделить атомы в момент обмена спинами, пока они находятся в запутанном состоянии. Сейчас группа Филлипса работает над этой задачей.

АПЛ К-278 «Комсомолец» на дне Норвежского моря

«Не надо ничего там бередить»

Радиация затонувшей АПЛ «Комсомолец» угрожает жизни людей. Почему ее не торопятся поднять

Самое пекло

Америка боится извержения супервулкана. Чем он грозит человечеству?