Obliczenia kwantowe
Fizycy opracowali specjalny komputer kwantowy z 256 qubitami

W tym, co jest znaczÄ cym postÄpem w dziedzinie komputerÃģw kwantowych, zespÃģÅ fizykÃģw z Harvard-MIT Center for Ultracold Atoms i innych uniwersytetÃģw stworzyÅ specjalny typ komputera kwantowego. Ten system nazywa siÄ programowalnym symulatorem kwantowym i moÅže dziaÅaÄ z 256 kwantowymi bitami, czyli âqubitamiâ. Qubity sÄ podstawÄ dziaÅania komputerÃģw kwantowych i sÄ ÅšrÃģdÅem ich mocy obliczeniowej.
Nowy rozwÃģj przybliÅža nas do osiÄ gniÄcia duÅžych maszyn kwantowych, ktÃģre mogÄ byÄ wykorzystane do uzyskania gÅÄbokiej wiedzy na temat zÅoÅžonych procesÃģw kwantowych. MogÄ one rÃģwnieÅž mieÄ znaczÄ ce implikacje w dziedzinach takich jak nauka o materiaÅach, technologie komunikacyjne, finanse i inne, ktÃģre obecnie napotykajÄ bariery w badaniach.
Badanie zostaÅo opublikowane 9 lipca w Nature.
PchniÄcie pola do przodu
Mikhail Lukin jest profesorem fizyki i wspÃģÅdyrektorem Harvard Quantum Initiative. Jest rÃģwnieÅž jednym z gÅÃģwnych autorÃģw badania.
âTo przenosi pole do nowej dziedziny, w ktÃģrej nikt jeszcze nie byÅ,â powiedziaÅ Lukin. âWkraczamy w caÅkowicie nowÄ czÄÅÄ Åwiata kwantowego.â
Sepehr Ebadi jest studentem fizyki w Graduate School of Arts and Sciences i gÅÃģwnym autorem badania.
WedÅug Ebadi, najwiÄksze zalety systemu to jego rozmiar i programowalnoÅÄ, co sprawia, Åže jest to jeden z najlepszych systemÃģw wokÃģÅ. MoÅže on wykorzystywaÄ wÅaÅciwoÅci materii na ekstremalnie maÅych skalach, co pozwala mu na zwiÄkszenie mocy obliczeniowej. ZwiÄkszenie qubitÃģw moÅže pomÃģc systemowi przechowywaÄ i przetwarzaÄ wykÅadniczo wiÄcej informacji niÅž klasyczne bity, na ktÃģrych opierajÄ siÄ standardowe komputery.
âLiczba stanÃģw kwantowych, ktÃģre sÄ moÅžliwe z tylko 256 qubitami, przekracza liczbÄ atomÃģw w ukÅadzie sÅonecznym,â powiedziaÅ Ebadi.
Symulator umoÅžliwiÅ naukowcom obserwacjÄ egzotycznych stanÃģw kwantowych materii, a takÅže przeprowadzenie studium przejÅcia fazowego kwantowego, ktÃģre byÅo niezwykle precyzyjne i pokazaÅo, jak dziaÅa magnetyzm na poziomie kwantowym.
WedÅug naukowcÃģw, te eksperymenty mogÄ pomÃģc w nauce, jak projektowaÄ nowe materiaÅy o egzotycznych wÅaÅciwoÅciach.
Nowy system
Projekt opiera siÄ na platformie opracowanej w 2017 roku przez naukowcÃģw, ale zostaÅa ona znaczÄ co ulepszona tym razem. ByÅa w stanie osiÄ gnÄ Ä rozmiar 51 qubitÃģw w przeszÅoÅci i umoÅžliwiÅa naukowcom przechwytywanie ultra-zimnych atomÃģw rubidu i ukÅadanie ich w okreÅlonej kolejnoÅci za pomocÄ jednowymiarowej tablicy indywidualnie skupionych wiÄ zek laserowych.
Ten system pozwala na montaÅž atomÃģw w dwuwymiarowych tablicach optycznych pinzet, co jest nazwÄ wiÄ zek laserowych. UmoÅžliwia to zwiÄkszenie rozmiaru systemu z 51 do 256 qubitÃģw. Naukowcy mogÄ nastÄpnie uÅžyÄ pinzet do ukÅadania atomÃģw w wzorach bez wad i tworzenia programowalnych ksztaÅtÃģw, co umoÅžliwia rÃģÅžne interakcje miÄdzy qubitami.
âGÅÃģwnym elementem tej nowej platformy jest urzÄ dzenie zwane modulatorem ÅwiatÅa przestrzennego, ktÃģre sÅuÅžy do ksztaÅtowania falowej przedniej czÄÅci ÅwiatÅa, aby wytworzyÄ setki indywidualnie skupionych wiÄ zek optycznych pinzet,â powiedziaÅ Ebadi. âTe urzÄ dzenia sÄ podstawowo takie same jak te, ktÃģre sÄ uÅžywane w projektorach komputerowych do wyÅwietlania obrazÃģw na ekranie, ale dostosowaliÅmy je, aby byÅy krytycznym skÅadnikiem naszego symulacji kwantowej.â
Atomy sÄ najpierw Åadowane do optycznych pinzet losowo, zanim naukowcy przenoszÄ atomy i ukÅadajÄ je w docelowych geometriach. Drugi zestaw ruchomych optycznych pinzet jest nastÄpnie uÅžywany do przeciÄ gania atomÃģw do ich poÅžÄ danych lokalizacji, co eliminuje poczÄ tkowy losowy charakter. Lasery pozwalajÄ naukowcom na peÅnÄ kontrolÄ nad pozycjonowaniem atomowych qubitÃģw i ich spÃģjnÄ manipulacjÄ kwantowÄ .
Tout Wang jest asystentem badawczym fizyki na Harvardzie i jednym z autorÃģw artykuÅu.
âNasza praca jest czÄÅciÄ bardzo intensywnej, wysoko-widocznej globalnej rywalizacji w budowaniu wiÄkszych i lepszych komputerÃģw kwantowych,â powiedziaÅ Wang. âCaÅkowity wysiÅek [poza naszym] obejmuje najlepsze instytucje badawcze i znaczÄ ce inwestycje sektora prywatnego od Google (GOOGL ), IBM, Amazon (AMZN ) i wielu innych.â
ZespÃģÅ obecnie pracuje nad ulepszaniem systemu poprzez poprawÄ kontroli laserowej nad qubitami, a takÅže czyniÄ c system bardziej programowalnym. WedÅug naukowcÃģw, moÅžliwe zastosowania obejmujÄ badanie egzotycznych form materii kwantowej i rozwiÄ zywanie problemÃģw Åwiata rzeczywistego, ktÃģre mogÄ byÄ naturalnie zakodowane na qubitach.
âTo umoÅžliwia ogromnÄ liczbÄ nowych kierunkÃģw naukowych,â powiedziaÅ Ebadi. âJesteÅmy jeszcze daleko od granic tego, co moÅžna zrobiÄ z tymi systemami.â












