Ny kvantecomputer åbner op for mere beregningskraft

Computere er velkendte for at fungere med binær information, eller nuller og enere, hvilket har ført til, at computere driver en stor del af verdens samfund i dag. Nuværende kvantecomputere er også designet til at behandle binær information.

Martin Ringbauer er en eksperimental fysiker fra Innsbruck, Østrig.

“Byggestenene for kvantecomputere er dog mere end bare nuller og enere,” siger Ringbauer. “At begrænse dem til binære systemer forhindrer disse enheder i at leve op til deres sande potentiale.”

Beregninger med kvantedecimaler

Et forskningsteam ledet af Thomas Monz ved Institut for Eksperimentel Fysik ved Universitetet i Innsbruck har succesfuldt udviklet en ny type kvantecomputer, der kan udføre vilkårlige beregninger med kvantedecimaler, eller qudits. Denne nye tilgang resulterer i mere beregningskraft med færre kvantepartikler.

Forskningen blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Physics.

Selvom metoden til at gemme information i nuller og enere ikke er særlig effektiv, er den langt enklere end andre metoder. Den er også pålidelig og robust over for fejl, hvilket har gjort den til standarden for klassiske computere i lang tid.

Unikhed af kvanteberegning

Men tingene begynder at ændre sig, når vi taler om kvanteberegning. Den kvantecomputer i Innsbruck gemmer information i enkelt fanget calciumatomer, hvor hver af atomerne naturligt har otte forskellige tilstande. Kun to af disse tilstande bruges til at gemme information. Næsten alle eksisterende kvantecomputere har adgang til et større antal kvantetilstande end de faktisk bruger til beregning.

Fysikteamet skabte en kvantecomputer, der kan udnytte atomernes fulde potentiale ved at bruge qudits til beregning. I modsætning til den klassiske metode påvirker den nye metode, der udnytter flere tilstande, ikke computerens pålidelighed negativt.

“Kvantesystemer har naturligt mere end bare to tilstande, og vi har vist, at vi kan kontrollere dem alle lige så godt,” siger Thomas Monz.

Opgaver, der kræver kvantecomputere, såsom problemer i fysik, materialsvidenskab eller kemi, udtrykkes naturligt i qudit-sproget. Hvis de omskrives for qubits, kan de ofte blive for komplicerede for i dag eksisterende kvantecomputere.

“At arbejde med mere end nuller og enere er meget naturligt, ikke kun for kvantecomputeren, men også for dens anvendelser, hvilket giver os mulighed for at låse kvantesystemernes sande potentiale op,” siger Martin Ringbauer.

Hvis de omskrives for qubits, kan de ofte blive for komplicerede for i dag eksisterende kvantecomputere. “Arbejde med mere end nuller og enere er meget naturligt, ikke kun for kvantecomputeren, men også for dens anvendelser, hvilket giver os mulighed for at låse kvantesystemernes sande potentiale op,” siger Martin Ringbauer.