Jeilio universiteto (JAV) mokslininkų grupė sukūrė pirmą elementarų kietosios būsenos (angl. solid-state) kvantinį procesorių. Tai - esminis pasiekimas kuriant kvantinius kompiuterius.
Pranešama, kad tyrinėtojai taip pat panaudojo dviejų kvantinių bitų (angl. quantum bit, qubit) superlaidųjį lustą elementarios paieškos algoritmui vykdyti. Taip pirmą kartą pademonstruota galimybė atlikti kvantinės informacijos apdorojimą naudojant kietosios būsenos įtaisus.
Dviejų kvantinių bitų procesorius. Jeilio universiteto nuotr.
„Mūsų procesorius gali atlikti tik kelias labai paprastas kvantines operacijas - galimybė jas vykdyti jau buvo anksčiau pademonstruota naudojant pavienius atomų branduolius, pačius atomus ir fotonus“, - sakė Jeilio universiteto taikomosios fizikos profesorius Robertas Schoelkopfas. - Tačiau tai pirmasis kartas, kai tą pavyko atlikti naudojant grynai elektroninį įtaisą, kuris atrodo ir veikia daug panašiau į įprastą mikroprocesorių“.
Kvantinio bito koncepcijos vaizdavimas Blocho schema
Mokslininkai du kvantinius bitus imituojančias daleles pagamino iš daugybės aliuminio atomų. Šios dalelės gali būti skirtingų energijos būsenų. Įprastiniuose kompiuteriuose bitai koduoja dvi būsenas, kurias sąlyginai galima pažymėti 0 ir 1. Pasinaudodami kvantinės mechanikos dėsniais, mokslininkai kvantinius bitus vienu metu gali patalpinti į kelių būsenų superpoziciją, taip sudarydami galimybę koduoti didesnį informacijos kiekį ir užtikrinti didesnį informacijos apdorojimo pajėgumą.
Tokio tipo skaičiavimai, kad ir patys paprasčiausi, iki šiol buvo neįmanomi iš dalies dėl to, kad mokslininkams nepavykdavo priversti dirbtinių kvantinių bitų gyvuoti ilgiau, nei nanosekundę. Schoelkopfui ir jo kolegoms savąjį pavyko išlaikyti maždaug mikrosekundę - to pakako paprastiems algoritmams įvykdyti. Atliekant logines operacijas, kvantiniai bitai vienas su kitu komunikuoja naudodami „kvantinę magistralę“ (angl. quantum bus) - fotonus, perduodančius informaciją kvantinius bitus jungiančiais laidais, kuriuos Jeilio mokslininkų komanda sukūrė ankstesnių tyrimų metu. Svarbiausias dalykas, norint priversti veikti šį dviejų kvantinių bitų procesorių, buvo būsenų valdymas. Perėjimą iš vienos būsenos į kitą teko paspartinti, be to, reikėjo užtikrinti, kad toks perėjimas įvyks tik tada, kai mokslininkai to pageidaus.
Dabar mokslininkai sieks pailginti laiką, kurį kvantiniai bitai išlaiko savo kvantines būsenas, kad jais būtų galima atlikti sudėtingesnes operacijas ir vykdyti sudėtingesnius algoritmus. Taip pat bus bandoma prie kvantinės magistralės prijungti daugiau kvantinių bitų. Schoelkopfo teigimu, informacijos apdorojimo pajėgumas auga eksponentiškai su kiekvienu pridėtu bitu, todėl kvantinių kompiuterių potencialas yra didžiulis. Tačiau mokslininkai perspėja, kad pirmųjų kvantinių kompiuterių dar teks palaukti.
