Ny kvantdator låser upp mer beräkningskraft

Datorer är välkända för att arbeta med binär information, eller nollor och ettor, vilket har lett till att datorer driver så mycket av dagens värld. Nuvarande kvantdatorer är också designade för att bearbeta binär information.

Martin Ringbauer är en experimentell fysiker från Innsbruck, Österrike.

"Kvantdatorernas byggstenar är dock mer än bara nollor och ettor", säger Ringbauer. "Att begränsa dem till binära system förhindrar dessa enheter från att leva upp till sin verkliga potential."

Beräkningar med kvantsiffror

En forskargrupp ledd av Thomas Monz vid institutionen för experimentell fysik vid universitetet i Innsbruck har lyckats utveckla en ny typ av kvantdator som kan utföra godtyckliga beräkningar med kvantsiffror, eller qudits. Detta nya tillvägagångssätt resulterar i mer beräkningskraft med färre kvantpartiklar.

Forskningen publicerades i tidskriften Naturfysik.

Trots att metoden att lagra information i nollor och ettor inte är särskilt effektiv är den mycket enklare än andra metoder. Den är också pålitlig och robust mot fel, vilket har gjort den till standarden för klassiska datorer under lång tid.

Det unika med Quantum Computing

Men saker och ting börjar förändras när man pratar om kvantberäkning. Innsbrucks kvantdator lagrar information i individuella fångade kalciumatomer, där var och en av atomerna naturligt har åtta olika tillstånd. Endast två av dessa tillstånd används för att lagra information. Nästan alla befintliga kvantdatorer har tillgång till ett större antal kvanttillstånd än de faktiskt använder för beräkning.

Teamet av fysiker skapade en kvantdator som kan använda atomernas fulla potential genom att använda qudits för beräkning. Till skillnad från den klassiska metoden påverkar den nya metoden som använder fler tillstånd inte datorns tillförlitlighet negativt.

"Kvantsystem har naturligtvis mer än bara två tillstånd och vi visade att vi kan kontrollera dem alla lika bra", säger Thomas Monz.

Uppgifter som kräver kvantdatorer, som problem inom fysik, materialvetenskap eller kemi, uttrycks naturligt i qudit-språket. Om de skrivs om för qubits kan de ofta bli för komplicerade för dagens befintliga kvantdatorer.

"Att arbeta med fler än nollor och ettor är väldigt naturligt, inte bara för kvantdatorn utan också för dess applikationer, vilket gör att vi kan låsa upp kvantsystemens verkliga potential", säger Martin Ringbauer.