Квантовые компьютеры: MIT и Гарвард становятся ближе с «Квантовым симулятором»

Квантовые компьютеры - это священный грааль техники 21-го века, поскольку их квантовая странность позволила бы им хранить информацию и решать проблемы, намного более сложные, чем то, с чем могут справиться даже современные суперкомпьютеры.

Как они сообщают в среду в двух статьях, опубликованных в Природа исследователи из Гарварда, Массачусетского технологического института и Университета Мэриленда до сих пор не создали квантовый компьютер во всей его красе, но они чертовски близки. Вместо этого они создали так называемый квантовый симулятор. Ему не хватает почти бесконечной универсальности квантового компьютера, но он использует квантовые принципы для решения очень специфических проблем.

Итак, что именно нужно для того, чтобы эта система считалась квантовым компьютером? Профессор Гарварда Михаил Лукин, один из руководителей одной из газет, рассказывает обратный проблема тройная.

«Нам пришлось бы увеличить количество доступных кубитов, улучшить согласованность или уменьшить ошибку этих кубитов и повысить уровень программируемости системы, чтобы она могла решать большее количество проблем», - говорит он., Исследователи смогли захватить и управлять 51 отдельным атомом или кубитом, чтобы создать квантовый симулятор. Это самый большой набор кубитов, когда-либо собранных для такого симулятора. Вместо заряженных ионных частиц исследователи первыми использовали нейтральные атомы с одинаковыми свойствами. В отличие от ионов, нейтральные атомы не отталкиваются. Это позволило собрать такую ​​большую группу кубитов.

Кубиты являются базовыми единицами, которые делают возможным квантовые вычисления. На стандартном компьютере все введенные вами твиты хранятся в двоичном виде или в виде серии нулей или единиц. В квантовом компьютере данные хранятся в кубитах, которые могут быть чем угодно из фотона, электрона или ядра.

Немного должен быть либо единица, либо ноль, а кубит может быть один а также ноль в то же время. Да, это очень нерешительно, но позволяет квантовым компьютерам хранить экспоненциально больше данных, чем двоичные машины. 51 атом, который исследователи смогли уловить, может представлять более 2 квадриллионов значений. Позволяет ученым решать задачи оптимизации, такие как задача коммивояжера, и моделировать физические явления, которые они иначе не могли бы.

«Эти взаимодействия изучаются носят квантово-механический характер», - сказал Александр Кислинг, доктор философии. студент и соавтор исследования в заявлении. «Если вы пытаетесь смоделировать эти системы на компьютере, вы ограничены очень маленькими размерами системы, а количество параметров ограничено. Если вы будете делать системы все больше и больше, очень быстро у вас не хватит памяти и вычислительной мощности, чтобы моделировать ее на классическом компьютере. Обходной путь заключается в том, чтобы на самом деле создать проблему с частицами, которые следуют тем же правилам, что и система, которую вы моделируете - вот почему мы называем это квантовым симулятором ».

Лукин рассказывает обратный нет никаких временных рамок для того, когда квантовые компьютеры станут реальностью, но это исследование дало ученым возможность связываться с вещами, которые были полностью вне сферы компьютеров, которые мы используем сегодня. Это открывает двери для дальнейшего понимания тонкостей мира, в котором мы живем, совершенно по-новому.

Ученые хотят построить квантовый компьютер размером с футбольное поле.