Физики разработали фотонный квантовый компьютер

Волноводы оптического компьютера. Иллюстрация из статьи J. B. Spring et al., Science (2012)

Физики разработали квантовый компьютер, вычислительная мощность которого при масштабировании способна во много раз превзойти способности классических ЭВМ. Результаты четырех независимых групп исследователей по созданию сходных устройств появились в журнале Science и архиве Корнельского университета, кратко суть публикаций пересказывает Nature News и Science Now.

Устройство состоит из расположенных на микрочипе нескольких стеклянных волноводов, несколько раз перекрещивающихся между собой. Одиночные фотоны подаются на ввод устройства и детектируются на его выходе.

То, в какие выходы попадут фотоны, зависит от их взаимодействия между собой в местах перекрещивания. Это взаимодействие можно довольно просто смоделировать на обычном компьютере, но только до тех пор, пока фотонов очень мало. С ростом их числа вычислительная сложность такой задачи возрастает экспоненциально. При 25 фотонах на 400 каналах измерить получившийся результат становится уже проще, чем его вычислить.

Ученые обращают внимание на то, что созданное оптическое устройство является фактически квантовым компьютером, вычисления в котором проводятся при помощи взаимодействия фотонов. При моделировании поведения фотонов компьютер решает задачу вычисления перманента матрицы - та же самая задача в созданном оптическом устройстве решается "физически". Перманент матрицы - это функция от элементов этой матрицы, используемая в дискретной математике и комбинаторике. Формула для перманента выглядит как формула для определителя матрицы, в которой все минусы заменены на плюсы. В отличие от определителя вычисление перманента является крайне сложной с вычислительной точки зрения задачей.

Главным недостатком созданного устройства является его узкая специализация для решения одной задачи. Пока "компьютер" способен справляться только с одной задачей - вычислением перманента, но авторы подчеркивают, что главное при его создании - показать потенциальные способности устройства.

Для создания более привычных квантовых компьютеров обычно используются ионизированные атомы, собранные в квантово запутанные системы. Вычисления в них проводятся при помощи изменения спинов. Ключевым отличием квантовых устройств от классических является то, что они способны одновременно находиться в нескольких состояниях, поэтому вычисления в них проводятся одновременно, а не последовательно, и полученный результат имеет вероятностный характер.

Обсудить
Наука и техника
 — 
00:02 26 февраля 2017
После большевистской попытки захвата власти 3-4 июля 1917 года в Петрограде

«События в столице застали Ильича врасплох»

Как Сталин, Ленин и Троцкий провели «жаркий» июль 1917 года
Больно, но полезно
Китай готовится к реформе госкорпораций, чреватой социальным взрывом
Displaced people from the minority Yazidi sect, fleeing violence from forces loyal to the Islamic State in Sinjar town, walk towards the Syrian border, on the outskirts of Sinjar mountain, near the Syrian border town of Elierbeh of Al-Hasakah Governorate August 11, 2014. Islamic State militants have killed at least 500 members of Iraq's Yazidi ethnic minority during their offensive in the north, Iraq's human rights minister told Reuters on Sunday. The Islamic State, which has declared a caliphate in parts of Iraq and Syria, has prompted tens of thousands of Yazidis and Christians to flee for their lives during their push to within a 30-minute drive of the Kurdish regional capital Arbil. Picture taken August 11, 2014. REUTERS/Rodi Said (IRAQ - Tags: POLITICS CIVIL UNREST TPX IMAGES OF THE DAY) FOR BEST QUALITY IMAGE ALSO SEE: GM1EA8M1B4V01Дважды отверженные
Почему от женщин, вырвавшихся из плена боевиков, отворачивается общество
FILE - In this Saturday, June 4, 2011 file photo made by Associated Press photographer Anja Niedringhaus, injured U.S.Marine Cpl. Burness Britt reacts after being lifted onto a medevac helicopter from the U.S. Army's Task Force Lift "Dust Off," Charlie Company 1-214 Aviation Regiment. Location:
Sangin, AfghanistanПадение Сангинграда
Десятилетнее сражение за столицу наркоторговли завершилось победой «Талибана»
Participants attend a gay pride parade in central Istanbul June 30, 2013. Tens of thousands of anti-government protesters teamed up with a planned gay pride march in Istanbul. Crowds were stopped by riot police from entering Taksim, the centre of previous protests, but the atmosphere appeared peacefulОпасное интернет-проникновение
Грозит ли подъем геев-мусульман исламскому миру
Demonstrators take part in a protest aimed at showing London's solidarity with the European Union following the recent EU referendum, inTrafalgar Square, central London, Britain June 28, 2016. REUTERS/Dylan Martinez TPX IMAGES OF THE DAYСпасет ли уход Меркель Европу?
Свое 60-летие Европейский союз встречает в состоянии экзистенциального кризиса
Красный — новый черный
Зачем люди скупают допотопные компьютеры и свитеры Apple
Man and woman eating from a pot and a pail on a street corner, 1940-1944Разборки в гетто
Страх, ужас и безысходность на снимках лодзинского фотографа
Замороженная стволовая клетка человека Внутренние бомбы
Как клеточный суицид помогает против рака и старости
Тест: когда появились «поворотники» и ночное видение?
Непроходимый тест на знание истории… автомобиля!
Невспаханная «Нива»
12 модификаций легендарного внедорожника, о которых вы не знали
Они из будущего
Объясняем, почему «Мерседесы» выглядят так, как выглядят, и какими они станут
Тает лед
Как Ferrari и Феттель воскресили интригу в Формуле-1
Талант расправил плечи
Лучшие архитектурные проекты 2017 года: от города в пустыне до термальных ванн
Адская машина
Ученые и урбанисты придумали, что делать с заполонившими города автомобилями
«Если у тебя нет любовника, квартире взяться неоткуда»
Исповедь россиянки, ставшей ипотечницей в 20 лет
Тариф «Хватит»
За услуги ЖКХ можно платить в разы меньше