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 современного мира. Текущие 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 предотвращает возможность этих устройств реализовать свой истинный потенциал”.

Расчеты с квантовыми цифрами

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

Исследование было опубликовано в журнале Нейчур Физикс.

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 начинает меняться, когда речь идет о квантовых вычислениях. Инсбрукский квантовый компьютер хранит информацию в отдельных заперых 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 кудиты 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 они одинаково хорошо”, – говорит Томас Монц.

Задачи, требующие квантовых компьютеров, такие как проблемы физики, материаловедения или химии, естественным образом выражаются на языке кудитов. Если они переписаны 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 применений, что позволяет нам разблокировать истинный потенциал квантовых систем”, – говорит Мартин Рингбауэр.

Если они переписаны для кубитов, они могут часто стать слишком сложными для сегодняшних существующих квантовых компьютеров. “Работа с более чем нулями и единицами очень естественна, не только для квантового компьютера, но и для его применений, что позволяет нам разблокировать истинный потенциал квантовых систем”, – говорит Мартин Рингбауэр.