Nová kvantová počítačová technika odemkne více výpočetního výkonu

Počítače jsou dobře známé pro práci s binárními informacemi, nebo nulami a jedničkami, což vedlo k tomu, že počítače pohánějí tolik dnešního světa. Současné kvantové počítače jsou také navrženy pro zpracování binárních informací.

Martin Ringbauer je experimentální fyzik z Innsbrucku, Rakouska.

„Stavební kameny kvantových počítačů jsou však více než jen nuly a jedničky,“ říká Ringbauer. „Omezení na binární systémy brání těmto zařízením, aby žily podle svého skutečného potenciálu.“

Výpočty s kvantovými číslicemi

Výzkumný tým vedený Thomasem Monzem na oddělení experimentální fyziky Univerzity v Innsbrucku se podařilo vyvinout nový typ kvantového počítače, který může provádět libovolné výpočty s kvantovými číslicemi, nebo qudity. Tento nový přístup vede k většímu výpočetnímu výkonu s menším počtem kvantových částic.

Výzkum byl zveřejněn v časopise Nature Physics.

Navzdory skutečnosti, že metoda ukládání informací v nulách a jedničkách není příliš efektivní, je mnohem jednodušší než jiné metody. Je také spolehlivá a odolná vůči chybám, což z ní dělá standard pro klasické počítače po dlouhou dobu.

Jedinečnost kvantového počítání

Nicméně, věci začínají měnit, když mluvíme o kvantovém počítání. Innsbrucký kvantový počítač ukládá informace v jednotlivých zachycených atomů vápníku, přičemž každý z atomů má přirozeně osm různých stavů. Pouze dva z těchto stavů se používají pro ukládání informací. Téměř všechny stávající kvantové počítače mají přístup k většímu počtu kvantových stavů, než jich skutečně používají pro výpočet.

Tým fyziků vytvořil kvantový počítač, který může využít plný potenciál atomů pomocí quditů pro výpočet. Na rozdíl od klasické metody nový přístup, který využívá více stavů, negativně neovlivňuje spolehlivost počítače.

„Kvantové systémy přirozeně mají více než dva stavy a my jsme ukázali, že je můžeme ovládat stejně dobře,“ říká Thomas Monz.

Úkoly, které vyžadují kvantové počítače, jako jsou problémy ve fyzice, materiálové vědě nebo chemii, jsou přirozeně vyjádřeny v jazyce qudit. Pokud jsou přepsány pro qubity, mohou se často stát příliš složitými pro dnešní stávající kvantové počítače.

„Práce s více než nulami a jedničkami je velmi přirozená, nejen pro kvantový počítač, ale také pro jeho aplikace, což nám umožňuje odemknout skutečný potenciál kvantových systémů,“ říká Martin Ringbauer.

e. Pokud jsou přepsány pro qubity, mohou se často stát příliš složitými pro dnešní stávající kvantové počítače. „Práce s více než nulami a jedničkami je velmi přirozená, nejen pro kvantový počítač, ale také pro jeho aplikace, což nám umožňuje odemknout skutečný potenciál kvantových systémů,“ říká Martin Ringbauer.