Nowy komputer kwantowy odblokowuje większą moc obliczeniową

Komputery są dobrze znane z tego, że działają na informacjach binarnych, czyli zerach i jedynek, co doprowadziło do tego, że komputery napędzają tak wiele dzisiejszego świata. Obecne komputery kwantowe są również zaprojektowane do przetwarzania informacji binarnych.

Martin Ringbauer jest fizykiem doświadczalnym z Innsbrucku, w Austrii.

“Budulec komputerów kwantowych jest jednak więcej niż tylko zera i jedynki”, mówi Ringbauer. “Ograniczanie ich do systemów binarnych uniemożliwia tym urządzeniom wykorzystanie ich pełnego potencjału.”

Obliczenia z użyciem cyfr kwantowych

Zespół badawczy pod kierownictwem Thomasa Monza z Wydziału Fizyki Doświadczalnej na Uniwersytecie w Innsbrucku berhasil opracować nowy typ komputera kwantowego, który może wykonywać dowolne obliczenia z użyciem cyfr kwantowych, czyli quditów. Ten nowy podejście daje więcej mocy obliczeniowej przy użyciu mniejszej ilości cząstek kwantowych.

Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Physics.

Pomimo tego, że metoda przechowywania informacji w postaci zer i jedynek nie jest zbyt wydajna, jest znacznie prostsza niż inne metody. Jest również niezawodna i odporna na błędy, co sprawiło, że stała się standardem dla klasycznych komputerów przez długi czas.

Unikalność komputingu kwantowego

Jednakże, sytuacja zaczyna się zmieniać, gdy mówimy o komputingu kwantowym. Komputer kwantowy w Innsbrucku przechowuje informacje w pojedynczych atomach wapnia, z których każdy ma naturalnie osiem różnych stanów. Tylko dwa z tych stanów są używane do przechowywania informacji. Prawie wszystkie istniejące komputery kwantowe mają dostęp do większej ilości stanów kwantowych niż używają ich do obliczeń.

Zespół fizyków stworzył komputer kwantowy, który może wykorzystać pełny potencjał atomów, używając quditów do obliczeń. W przeciwieństwie do klasycznej metody, nowa metoda, która wykorzystuje więcej stanów, nie negatywnie wpływa na niezawodność komputera.

“Systemy kwantowe mają naturalnie więcej niż dwa stany i udowodniliśmy, że możemy je wszystkie równie dobrze kontrolować”, mówi Thomas Monz.

Zadania, które wymagają komputerów kwantowych, takie jak problemy w fizyce, nauce o materiałach lub chemii, są naturalnie wyrażone w języku quditów. Jeśli zostaną przepisane dla qubitów, mogą one często stać się zbyt skomplikowane dla dzisiejszych istniejących komputerów kwantowych.

“Praca z więcej niż zerami i jedynkami jest bardzo naturalna, nie tylko dla komputera kwantowego, ale także dla jego zastosowań, co pozwala nam odblokować pełny potencjał systemów kwantowych”, mówi Martin Ringbauer.