Ny kvantecomputer åpner for mer beregningskraft

Datamaskiner er godt kjent for å operere med binær informasjon, eller nuller og enere, som har ført til at datamaskiner driver mye av dagens verden. Dagens kvantecomputere er også designet for å prosessere binær informasjon.

Martin Ringbauer er en eksperimentell fysiker fra Innsbruck, Østerrike.

“Byggesteinene til kvantecomputere er imidlertid mer enn bare nuller og enere,” sier Ringbauer. “Å begrense dem til binære systemer forhindrer disse enhetene fra å leve opp til deres sanne potensiale.”

Beregninger med kvantdigit

Et forskningsteam ledet av Thomas Monz ved Institutt for eksperimentell fysikk ved Universitetet i Innsbruck har lykkes i å utvikle en ny type kvantecomputer som kan utføre vilkårlige beregninger med kvantdigit, eller qudits. Dette nye tilnærmingen resulterer i mer beregningskraft med færre kvantepartikler.

Forskningen ble publisert i tidsskriftet Nature Physics.

Til tross for at metoden for å lagre informasjon i nuller og enere ikke er svært effektiv, er den mye enklere enn andre metoder. Den er også pålitelig og robust mot feil, som har gjort den til standarden for klassiske datamaskiner i lang tid.

Unikheten til kvanteberegning

Imidlertid begynner ting å endre seg når man snakker om kvanteberegning. Kvantecomputeren i Innsbruck lagrer informasjon i enkelt fangede kalsiumatomer, hvor hver av atomene naturlig har åtte forskjellige tilstander. Bare to av disse tilstandene brukes til å lagre informasjon. Nesten alle eksisterende kvantecomputere har tilgang til et større antall kvantetilstander enn de faktisk bruker for beregning.

Fysikerne skapte en kvantecomputer som kan bruke det fulle potensialet til atomene ved å bruke qudits for beregning. I motsetning til den klassiske metoden, påvirker den nye metoden som bruker flere tilstander ikke negativt påliteligheten til datamaskinen.

“Kvantesystemer har naturlig mer enn bare to tilstander og vi viste at vi kan kontrollere dem alle like godt,” sier Thomas Monz.

Oppgaver som krever kvantecomputere, som problemer i fysikk, materialvitenskap eller kjemi, uttrykkes naturlig i qudit-språket. Hvis de omskrives for qubits, kan de ofte bli for kompliserte for dagens eksisterende kvantecomputere.

“Å arbeide med mer enn nuller og enere er svært naturlig, ikke bare for kvantecomputeren, men også for dens anvendelser, som lar oss låse opp det sanne potensialet til kvantesystemer,” sier Martin Ringbauer.

Hvis de omskrives for qubits, kan de ofte bli for kompliserte for dagens eksisterende kvantecomputere. “Arbeide med mer enn nuller og enere er svært naturlig, ikke bare for kvantecomputeren, men også for dens anvendelser, som lar oss låse opp det sanne potensialet til kvantesystemer,” sier Martin Ringbauer.