Новый квантовый компьютер открывает больше вычислительной мощности

Компьютеры хорошо известны тем, что работают с бинарной информацией, или нулями и единицами, что привело к тому, что компьютеры обеспечивают работу большей части мира сегодня. Современные квантовые компьютеры также предназначены для обработки бинарной информации.

Мартин Рингбауэр – экспериментальный физик из Инсбрука, Австрия.

«Строительные блоки квантовых компьютеров, однако, являются более чем просто нулями и единицами», – говорит Рингбауэр. «Ограничение их бинарными системами не позволяет этим устройствам реализовать свой истинный потенциал».

Расчеты с квантовыми цифрами

Исследовательская группа под руководством Томаса Монца в отделении экспериментальной физики Инсбрукского университета смогла разработать новый тип квантового компьютера, который может выполнять произвольные расчеты с квантовыми цифрами, или квидитами. Этот новый подход приводит к большей вычислительной мощности с меньшим количеством квантовых частиц.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Physics.

Несмотря на то, что метод хранения информации в нулях и единицах не является высокоэффективным, он намного проще, чем другие методы. Он также надежен и устойчив к ошибкам, что сделало его стандартом для классических компьютеров в течение долгого времени.

Уникальность квантовых вычислений

Однако все меняется, когда речь идет о квантовых вычислениях. Инсбрукский квантовый компьютер хранит информацию в отдельных атомах кальция, каждый из которых 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.

Группа физиков создала квантовый компьютер, который может использовать полный потенциал атомов, используя квидиты для вычислений. В отличие от классического метода, новый метод, использующий больше состояний, не отрицательно влияет на надежность компьютера.

«Квантовые системы естественным образом имеют более двух состояний, и мы показали, что мы можем контролировать все их одинаково хорошо», – говорит Томас Монц.

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

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