Nowy komputer kwantowy odblokowuje więcej możliwości obliczeniowych

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

Martin Ringbauer jest fizykiem doświadczalnym z Innsbrucku, w Austrii.

„Budulcowe komputera kwantowego są jednak czymś więcej niż tylko zerami i jedynkami”, mówi Ringbauer. „Ograniczanie ich do systemów binarnych uniemożliwia tym urządzeniom wykorzystanie ich pełnego potencjału”.

Obliczenia z cyframi kwantowymi

Zespół badawczy pod kierownictwem Thomasa Monza z Wydziału Fizyki Doświadczalnej na Uniwersytecie w Innsbrucku berhasil w opracowaniu nowego typu komputera kwantowego, który może wykonywać dowolne obliczenia z cyframi kwantowymi, czyli quditami. Ten nowy podejście daje więcej możliwości obliczeniowych przy użyciu mniejszej liczby cząstek kwantowych.

Badania zostały 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 komputera kwantowego

Jednak sytuacja zaczyna się zmieniać, gdy mówimy o komputerach kwantowych. 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 liczby 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 pokazaliśmy, 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 są przepisane dla qubitów, często stają 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.

Jeśli są przepisane dla qubitów, często stają 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.