Noul calculator cuantic deblochează o putere de calcul mai mare

Calculatoarele sunt bine cunoscute pentru funcționarea cu informații binare, sau zero și unu, ceea ce a condus la calculatoare care alimentează o mare parte a lumii de astăzi. Calculatoarele cuantice actuale sunt, de asemenea, proiectate pentru a procesa informații binare.

Martin Ringbauer este un fizician experimental din Innsbruck, Austria.

„Blocurile de construcție ale calculatoarelor cuantice, totuși, sunt mai mult decât doar zero și unu”, spune Ringbauer. „Restrictivarea lor la sisteme binare împiedică aceste dispozitive să atingă adevăratul lor potențial.”

Calculul cu cifre cuantice

O echipă de cercetare condusă de Thomas Monz la Departamentul de Fizică Experimentală de la Universitatea din Innsbruck a reușit să dezvolte un nou tip de calculator cuantic care poate efectua calcule arbitrar cu cifre cuantice, sau qudits. Această abordare nouă rezultă într-o putere de calcul mai mare cu mai puține particule cuantice.

Cercetarea a fost publicată în revista Nature Physics.

În ciuda faptului că metoda de stocare a informațiilor în zero și unu nu este foarte eficientă, este mult mai simplă decât alte metode. De asemenea, este fiabilă și robustă la erori, ceea ce a făcut-o standardul pentru calculatoarele clasice pentru o perioadă lungă de timp.

Unicitatea calculului cuantic

Totuși, lucrurile încep să se schimbe atunci când vorbim despre calculul cuantic. Calculatorul cuantic din Innsbruck stochează informații în atomi de calciu individuali capturați, cu fiecare dintre atomi având în mod natural opt stări diferite. Doar două dintre aceste stări sunt folosite pentru a stoca informații. Aproape toate calculatoarele cuantice existente au acces la un număr mai mare de stări cuantice decât cele pe care le folosesc în mod real pentru calcul.

Echipa de fizicieni a creat un calculator cuantic care poate utiliza pe deplin potențialul atomilor prin utilizarea qudit-urilor pentru calcul. În contrast cu metoda clasică, noua metodă care utilizează mai multe stări nu afectează negativ fiabilitatea calculatorului.

„Sistemele cuantice au în mod natural mai mult de două stări și am demonstrat că putem controla toate în mod egal”, spune Thomas Monz.

Sarcinile care necesită calculatoare cuantice, cum ar fi problemele din fizică, știința materialelor sau chimie, sunt exprimate în mod natural în limba qudit. Dacă sunt rescrise pentru qubiți, ele pot deveni adesea prea complicate pentru calculatoarele cuantice existente de astăzi.

„Lucrul cu mai mult de zero și unu este foarte natural, nu numai pentru calculatorul cuantic, ci și pentru aplicațiile sale, permițându-ne să deblocăm adevăratul potențial al sistemelor cuantice”, spune Martin Ringbauer.

Dacă ele sunt rescrise pentru qubiți, ele pot deveni adesea prea complicate pentru calculatoarele cuantice existente de astăzi. „Lucrul cu mai mult de zero și unu este foarte natural, nu numai pentru calculatorul cuantic, ci și pentru aplicațiile sale, permițându-ne să deblocăm adevăratul potențial al sistemelor cuantice”, spune Martin Ringbauer.