Nowa architektura komputerów kwantowych :: Artykuły / Polski Serwis Naukowy

Polecamy również:

Zaproszenie do składania wniosków w ramach Programu Ramowego Euratom działań badawczych i szkoleniowych w dziedzinie jądrowej

Model zbiorowego lądowania ptaków opracowany w ramach badań finansowanych ze środków unijnych

Naukowcy przekraczają granice czułości pomiaru kwantowego

Urzeczywistniając marzenia Einsteina - francuscy naukowcy dokonują kwantowego przełomu

Zaproszenie do składania wniosków w ramach programu roboczego "Pomysły" 2011 Siódmego Programu Ramowego WE w zakresie badań, rozwoju technologicznego i demonstracji

Naukowcy wyjaśniają naturę kłopotów z pamięcią występujących w demencji

Według najnowszego badania opublikowanego w czasopiśmie Nature pojawiła się nowa architektura komputerów kwantowych. Badanie uzyskało częściowe wsparcie w ramach finansowanych ze środków unijnych projektów MICROTRAP (Projekt paneuropejskiej technologii mikropułapek w dziedzinie informatyki kwantowej jonów zatrzymanych w pułapce) i SCALA (Skalowalne komputery kwantowe z zastosowaniem światła i atomów). Projekty MICROTRAP i SCALA zostały sfinansowane w ramach obszaru tematycznego Technologie społeczeństwa informacyjnego (Information society technologies, IST) Szóstego Programu Ramowego UE (6PR) kwotami odpowiednio 1,77 i 9,36 mln euro.

Sześć lat temu naukowcy z austriackiego Uniwersytetu w Innsbrucku stworzyli pierwszy bajt kwantowy, będący komputerem kwantowym z ośmioma splątanymi cząsteczkami kwantowymi.

Dokonanie to jest ważne, "niemniej w celu praktycznego zastosowania komputera kwantowego do wykonywania obliczeń potrzebna jest znacznie większa liczba bajtów kwantowych" - wyjaśnił prof. Rainer Blatt z Instytutu Fizyki Doświadczalnej wspomnianej uczelni. Profesor wraz ze swoim zespołem badawczym stworzył pierwszy bajt kwantowy w elektromagnetycznej pułapce jonowej. Jednak, jak wyjaśnił, "w pułapkach tych nie możemy połączyć dużej liczby jonów i równocześnie ich kontrolować".

W celu rozwiązania tego problemu naukowcy rozpoczęli prace nad zaprojektowaniem komputera kwantowego opartego na systemie licznych niewielkich rejestrów, które muszą być ze sobą połączone. Opracowano rewolucyjne podejście na podstawie pomysłu sformułowanego przez dwójkę fizyków teoretycznych: Ignacio Ciraca i Petera Zollera. Naukowcy ci są uważani za liderów w dziedzinie zimnych atomów, optyki kwantowej oraz informacji kwantowej. W centrum ich zainteresowania znajduje się wykorzystanie mikroskali do skonstruowania komputerów kwantowych i systemów komunikacyjnych.

W ramach eksperymentu fizykom tym udało się elektromagnetycznie sparować 2 grupy jonów umieszczonych w odległości około 50 mikrometrów. W doświadczeniu ruch cząsteczek pełnił rolę anteny.

"Cząsteczki te oscylują tak samo jak elektrony na biegunach anteny telewizyjnej, wytwarzając w ten sposób pole elektromagnetyczne" - wyjaśnił prof. Blatt. "Jeśli anteny zostaną do siebie dostrojone, odbiornik odbiera sygnał nadawcy, co owocuje sparowaniem".

Według zespołu następująca w ramach tego procesu wymiana energii może stanowić punkt wyjścia podstawowych obliczeń komputera kwantowego.

"Wdrożyliśmy tę nową ideę w bardzo prosty sposób" - wskazał prof. Blatt. W zminiaturyzowanej pułapce jonowej utworzono potencjał dwustudniowy, zatrzymując w pułapce jony wapnia. Odległość pomiędzy studniami wyniosła 54 mikrometry. "Dzięki poddaniu elektrod pułapki jonowej wpływowi napięcia elektrycznego mogliśmy dostosować częstotliwość oscylacji jonów" - dodał uczony. "Doprowadziło to do sparowania oraz wymiany energii, która może zostać zastosowana do przesyłania informacji kwantowych".

Dotychczas nie udało się bezpośrednio sparować dwóch oscylacji mechanicznych na poziomie kwantowym.

Ponadto naukowcy wykazali, że parowanie jest wzmacniane poprzez wykorzystanie większej liczby jonów w każdej studni. "Te dodatkowe jony służą jako anteny oraz zwiększają zasięg i szybkość przesyłu" - powiedział prof. Blatt. Profesor bardzo entuzjastycznie wyraził się o nowej idei, która stanowi obiecujące podejście do konstruowania w pełni funkcjonalnego komputera kwantowego.

"Nowa technologia umożliwia rozproszenie stanu splątania. Jednocześnie można niezależnie odwoływać się do poszczególnych komórek pamięci" - stwierdził profesor. Nowy komputer kwantowy może zostać oparty na układzie scalonym zawierającym wiele mikropułapek, w ramach których jony będą nawiązywać wzajemną łączność za pomocą parowania elektromagnetycznego. Zespół doszedł do wniosku, że podejście to stanowi ważny krok ku stworzeniu praktycznych technologii kwantowych do przetwarzania informacji.

Za: CORDIS

komentuj publikację

Czy wiesz że...?

wersja BETA

Bramki kwantowe to proste elementy wykonujące podstawowe obliczenia kwantowe przeprowadzane wg algorytmów kwantowych. Bramki kwantowe stanowią architekturę komputerów kwantowych i realizują przetwarzanie informacji kwantowej. Bramka kwantowa przekształca stan kwantowy |> w inny stan kwantowy |>. Przykłady bramek kwantowych: pełny tekst

Degeneracja (zwyrodnienie) - w fizyce kwantowej zwykle mianem degeneracji określa się sytuację, kiedy jednej wartości energii układu odpowiada wiele stanów kwantowych układu. Zmieniając warunki fizyczne, np. umieszczając go w polu magnetycznym, energie różnych stanów kwantowych mogą zmienić się w różnym stopniu, rozdzielając jeden poziom energetyczny na kilka. pełny tekst

Leonard Susskind (ur. w 1940 roku), jest profesorem fizyki teoretycznej na Uniwersytecie Stanforda. Jego badania oscylują wokół teorii strun, teorii pól kwantowych, statystycznej mechaniki kwantowej i kosmologii kwantowej. Jest członkiem NAS, Amerykańskiej Akademii Sztuki i Nauki oraz innych organizacji międzynarodowych o charakterze naukowym. pełny tekst

Główna liczba kwantowa (n) - pierwsza z liczb kwantowych opisujących układ kwantowy określająca energię układu, np. energię elektronów w atomie. Przyjmuje ona wartości liczb naturalnych n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7... Stany kwantowe o tej samej wartości głównej liczby kwantowej tworzą powłokę elektronową, zwaną poziomem energetycznym. Powłoki te oznacza się kolejno K, L, M, N, O, P, Q. Powłoce K odpowiada n = 1, powłoce L odpowiada n = 2... pełny tekst

Moduł "Czy wiesz że...?" (wersja testowa, beta): definicje/pojęcia wygenerowane w obrębie tego modułu pochodzą z Wikipedii i udostępniane są na licencji Creative Commons: uznanie autorstwa, na tych samych warunkach, z możliwością obowiązywania dodatkowych ograniczeń. Dostęp do pełnej wersji każdego hasła (oraz dokładnch informacji na temat licencji, autora oraz edycji) możliwy jest po kliknięciu w odnośnik opisany jako "pełny tekst".