Uusi Kvanttitietokone Lukitsee Enemmän Laskentatehoa

Tietokoneet ovat tunnettuja siitä, että ne toimivat binääritiedon eli nollien ja ykkösten kanssa, mikä on johtanut siihen, että tietokoneet ovat voineet mahdollistaa niin paljon nykyisen maailman toimintaa. Nykyiset kvanttitietokoneet on myös suunniteltu käsittelemään binääritietoa.

Martin Ringbauer on kokeellinen fyysikko Innsbruckista, Itävalta.

“Kvanttitietokoneiden rakennuspalikat ovat kuitenkin enemmän kuin vain nollat ja ykköset”, Ringbauer sanoo. “Rajoittaminen binäärijärjestelmiin estää nämä laitteet saavuttamasta täyttä potentiaaliaan.”

Laskelmat Kvanttiprosesseilla

Tutkimusryhmä, jota johti Thomas Monz Innsbruckin yliopiston kokeellisen fysiikan laitoksella, on onnistunut kehittämään uudenlaisen kvanttitietokoneen, joka voi suorittaa mielivaltaisia laskelmia kvanttiprosesseilla eli quditeilla. Tämä uusi lähestymistapa johtaa enemmän laskentatehoa vähemmällä kvanttipartikkeleilla.

Tutkimus julkaistiin Nature Physics -lehdessä Nature Physics.

Vaikka tietojen tallentaminen nollina ja ykkösinä ei ole erittäin tehokasta, se on paljon yksinkertaisempaa kuin muut menetelmät. Se on myös luotettava ja vankka virheille, mikä on tehnyt siitä pitkään klassisten tietokoneiden standardin.

Kvanttilaskennan Yksilöllisyys

Asia alkaa kuitenkin muuttua, kun puhutaan kvanttilaskennasta. Innsbruckin kvanttitietokone tallentaa tietoa yksittäisiin loukkuun pantuihin kalsiumatomeihin, joilla kullakin on luonnostaan kahdeksan eri tilaa. Vain kaksi näistä tiloista käytetään tietojen tallentamiseen. Melkein kaikki olemassa olevat kvanttitietokoneet pystyvät käsittelemään suuremman määrän kvanttitiloja kuin mitä ne todella käyttävät laskennassa.

Fyysikkojen ryhmä loi kvanttitietokoneen, joka voi käyttää atomeja täysimääräisesti hyödyntäen quditeja laskennassa. Toisin kuin perinteinen menetelmä, uusi menetelmä, joka käyttää useampia tiloja, ei vaikuta tietokoneen luotettavuuteen kielteisesti.

“Kvanttijärjestelmät ovat luonnostaan enemmän kuin vain kaksi tilaa, ja olemme osoittaneet, että voimme hallita niitä kaikkia yhtä hyvin”, Thomas Monz sanoo.

Tehtävät, jotka vaativat kvanttitietokoneita, kuten fysiikan, materiaalitieteen tai kemian ongelmat, ovat luonnostaan ilmaistu qudit-kielen kautta. Jos ne kirjoitetaan uudelleen kvanttiprosesseiksi, ne voivat usein tulla liian monimutkaisiksi nykyisille kvanttitietokoneille.

“Työskenteleminen enemmän kuin nollien ja ykkösten kanssa on erittäin luonnollista, ei ainoastaan kvanttitietokoneelle vaan myös sen sovelluksille, mikä mahdollistaa meille avata kvanttijärjestelmien todellinen potentiaali”, Martin Ringbauer sanoo.

e. Jos ne kirjoitetaan uudelleen kvanttiprosesseiksi, ne voivat usein tulla liian monimutkaisiksi nykyisille kvanttitietokoneille. “Työskenteleminen enemmän kuin nollien ja ykkösten kanssa on erittäin luonnollista, ei ainoastaan kvanttitietokoneelle vaan myös sen sovelluksille, mikä mahdollistaa meille avata kvanttijärjestelmien todellinen potentiaali”, Martin Ringbauer sanoo.