Teadlased on loonud seni suurima ja keerukaima kvantarvuti võrgu, saades omavaheliseks rääkimiseks 20 erinevat takerdunud kvantbitti ehk kvbitti.
Seejärel suutis meeskond lugeda välja kõigis neis niinimetatud viktoriinides sisalduva teabe, luues arvuti jaoks kvant "lühiajalise mälu" prototüübi. Kui varasemad jõupingutused on suuremate osakeste rühmadesse takerdunud ülikergetes laserites, on see teadlaste esimene kord kinnitada, et nad on tõepoolest võrgus.
Nende uuring, mis avaldati 10. aprillil ajakirjas Physics Review X, viib kvantarvutid uuele tasemele, lähenedes nn kvantieelisele, kus kvoodid ületavad ränikiibil põhinevate arvutite klassikalisi bitte, ütlesid teadlased .
Alates bittidest kuni kvbititeni
Traditsiooniline andmetöötlus põhineb binaarsel keelel 0 ja 1 - ainult kahe tähega tähestikul või põhja- või lõunapoolusele libistatud gloobuste seerias. Kaasaegsed arvutid kasutavad seda keelt, saates või peatades elektrivoolu läbi metalli ja räni ahelate, lülitades magnetilise polaarsuse sisse või kasutades muid mehhanisme, millel on kahesugune "sisse või välja" olek.
Kvantarvutid kasutavad aga teist keelt - lõpmatu hulga "tähtedega".
Kui binaarsed keeled kasutavad maakera põhja- ja lõunapoolust, kasutaks kvantarvutus kõiki vahepealseid punkte. Kvantarvutamise eesmärk on kasutada ka kogu pooluste vahelist ala.
Aga kust saaks sellist keelt kirjutada? See pole nii, nagu riistvara poest leiate kvantmaterjali. Niisiis, meeskond on kaltsiumi ioone laserkiirtega püüdnud. Neid ioone energiaga pulseerides saavad nad elektronid ühelt kihilt teisele liikuda.
Keskkooli füüsikas põrkuvad elektronid kahe kihi vahel nagu auto, mis vahetab radasid. Kuid tegelikult ei eksisteeri elektrone ühes kohas ega ühes kihis - neid eksisteerib paljudel samal ajal, nähtust, mida nimetatakse kvant-superpositsiooniks. See veider kvantkäitumine pakub võimaluse uue arvutikeele väljatöötamiseks - see, mis kasutab lõpmatuid võimalusi. Kui klassikaline andmetöötlus kasutab bitti, siis need superpositsioonil olevad kaltsiumiioonid muutuvad kvantbittideks ehk kvbititeks. Kui varasemad tööd olid selliseid jupikesi juba varem loonud, on arvuti tegemise trikk panna need jupid omavahel rääkima.
"Kõigi nende üksikute ioonide omamine ei ole tegelikult asi, mis teid huvitab," ütles Nicolai Friis, esimene paberil olev autor ja Viini kvant-optika ja kvantteabe instituudi vanemteadur Live Science'ile. "Kui nad omavahel ei räägi, on kõik, mida saate nendega teha, väga kallis klassikaline arvutus."
Rääkivad bitid
Vuttide "rääkimise" saamiseks tugines sel juhul kvantmehaanika veel üks veider tagajärg, mida nimetatakse takerdumiseks. Takerdumine on see, kui kaks (või enam) osakest näivad töötavat koordineeritult, sõltuval viisil, isegi kui neid eraldavad suured vahemaad. Enamik eksperte arvab, et osakeste takerdumine on võtmetähtsusega kvantarvutite katapuldide korraldamisel laborikatsest kuni revolutsioonini.
"Kakskümmend aastat tagasi oli kahe osakese takerdumine suur asi," rääkis uuringu kaasautor Rainer Blatt, Austria Innsbrucki ülikooli füüsikaprofessor Live Science'ile. "Kuid kui te tõesti lähete ja tahate kvantarvutit ehitada, peate tegema tööd mitte ainult öeldes viis, kaheksa, 10 või 15 vutit. Lõpuks peame töötama paljude, paljude teiste vuttidega."
Meeskonnal õnnestus 20 osakest kontrollitud võrku kinni siduda - see pole küll õigest kvantarvutist, kuid seni suurim selline võrk. Ja kuigi nad peavad veel kinnitama, et kõik 20 on üksteisega täielikult takerdunud, on see kindel samm tuleviku superarvutite poole. Tänaseks pole kvoodid klassikalistest arvutibittidest edestanud, kuid Blatt ütles, et see hetk - mida sageli nimetatakse kvantieeliseks - on tulemas.
"Kvantarvuti ei asenda kunagi klassikalisi arvuteid; see lisab neid," sõnas Blatt. "Neid asju saab teha."
