Новый квантовый компьютер открывает больше вычислительной мощности

Компьютеры хорошо известны тем, что оперируют двоичной информацией, или нулями и единицами, что привело к тому, что компьютеры стали основой большей части современного мира. Современные квантовые компьютеры также предназначены для обработки двоичной информации.

Мартин Рингбауэр — физик-экспериментатор из Инсбрука, Австрия.

«Однако строительные блоки квантовых компьютеров — это больше, чем просто нули и единицы», — говорит Рингбауэр. «Ограничение их бинарными системами не позволяет этим устройствам реализовать свой истинный потенциал».

Вычисления с квантовыми цифрами

Исследовательской группе под руководством Томаса Монца на факультете экспериментальной физики Университета Инсбрука удалось разработать новый тип квантового компьютера, который может выполнять произвольные вычисления с использованием квантовых цифр или кудитов. Этот новый подход приводит к большей вычислительной мощности с меньшим количеством квантовых частиц.

Исследование было опубликовано в журнале Физика природы.

Несмотря на то, что метод хранения информации в нулях и единицах не отличается высокой эффективностью, он намного проще других методов. Он также надежен и устойчив к ошибкам, что уже давно сделало его стандартом для классических компьютеров.

Уникальность квантовых вычислений

Однако все начинает меняться, когда речь заходит о квантовых вычислениях. Инсбрукский квантовый компьютер хранит информацию в отдельных захваченных атомах кальция, причем каждый из атомов естественным образом имеет восемь различных состояний. Только два из этих состояний используются для хранения информации. Почти все существующие квантовые компьютеры имеют доступ к большему количеству квантовых состояний, чем они фактически используют для вычислений.

Команда физиков создала квантовый компьютер, который может использовать весь потенциал атомов, используя кудиты для вычислений. В отличие от классического метода, новый метод, использующий большее количество состояний, не оказывает отрицательного влияния на надежность компьютера.

«Квантовые системы естественным образом имеют более двух состояний, и мы показали, что можем одинаково хорошо ими всеми управлять», — говорит Томас Монц.

Задачи, требующие квантовых компьютеров, такие как проблемы физики, материаловедения или химии, естественным образом выражаются на языке кудита. Если их переписать для кубитов, они часто могут стать слишком сложными для существующих сегодня квантовых компьютеров.

«Работа с более чем нулями и единицами очень естественна не только для квантового компьютера, но и для его приложений, что позволяет нам раскрыть истинный потенциал квантовых систем», — говорит Мартин Рингбауэр.