Komputer kwantowy bliższy rzeczywistości
Międzynarodowy zespół badawczy pracujący pod kierunkiem naukowców z Uniwersytetu w Bristolu w Wlk. Brytanii opracował nowe podejście do informatyki kwantowej, które będzie można wkrótce wykorzystać do wykonywania złożonych obliczeń, niewykonalnych dla współczesnych komputerów. Badania zostały w części sfinansowane z projektu QUANTIP (Zintegrowana fotonika kwantowa), który otrzymał nieco ponad 2 mln EUR z tematu "Technologie informacyjne i komunikacyjne" (TIK) Siódmego Programu Ramowego (7PR). Wyniki badań zostały zaprezentowane w czasopiśmie Science. Na potrzeby badań naukowcy opracowali krzemowy chip, który można wykorzystać do przeprowadzenia złożonych obliczeń i symulacji z użyciem cząstek kwantowych. Są przekonani, że ich urządzenie stanowi nową drogę do komputera kwantowego - komputera o dużej mocy, który wykorzystuje bity kwantowe (kubity) zamiast tradycyjnych bitów stosowanych we współczesnych komputerach. W odróżnieniu od tradycyjnych bitów czy tranzystorów, które mogą znajdować się w jednym z dwóch stanów (1 lub 0) w danym momencie, kubit może być w kilku stanach jednocześnie i może służyć do utrzymywania i przetwarzania znacznie większych ilości informacji w krótszym czasie. "Panuje powszechne przekonanie, że komputer kwantowy nie zostanie zbudowany przez co najmniej następnych 25 lat" - mówi profesor Jeremy O'Brien, Dyrektor Ośrodka Fotoniki Kwantowej przy Uniwersytecie w Bristolu. "Niemniej my jesteśmy przekonani, że przy wykorzystaniu naszej techniki komputer kwantowy mógłby wykonywać obliczenia wykraczające poza możliwości tradycyjnych komputerów już w ciągu najbliższych 10 lat." Nowa technika wykorzystuje dwie identyczne cząstki światła (fotony) poruszające się wzdłuż sieci układów w krzemowym chipie, wykonując doświadczenie zwane spacerem kwantowym. Doświadczenia w zakresie spacerów kwantowych, wykorzystujące jeden foton były przeprowadzane wcześniej i mogą być nawet dokładnie modelowane dzięki konwencjonalnej fizyce fal. Jednakże po raz pierwszy spacer kwantowy został zrealizowany z dwiema cząstkami, a konsekwencje tego są dalekosiężne. "Za pomocą systemu dwufotonowego możemy wykonywać obliczenia, które w są bardziej złożone od poprzednich o skok w postępie geometrycznym" - stwierdza profesor O'Brien. "To praktycznie początek nowej dziedziny w informatyce kwantowej, otwierającej drogę do komputerów kwantowych, które pomogą nam wyjaśniać najbardziej złożone problemy naukowe." Zasugerował, że technologia ta "mogłaby pogłębić naszą wiedzę na temat najistotniejszych problemów i dopomóc na przykład w opracowaniu wydajniejszych ogniw słonecznych". Można by ją również wykorzystać do opracowania ultraszybkich i wydajnych wyszukiwarek, do projektowania materiałów w nowoczesnych technologiach oraz nowych farmaceutyków. Naukowcy utrzymują, że przeskok z jednego na dwa fotony nie był łatwy, "ponieważ dwie cząstki muszą być identyczne pod każdym względem oraz z powodu ich interferowania czy też wzajemnego oddziaływania. Nie ma bezpośredniego odpowiednika tej interakcji poza fizyką kwantową." Dodają jednak, że do ostatecznego rozwiązania droga jeszcze daleka. "Teraz, kiedy możemy bezpośrednio realizować i obserwować dwufotonowe spacery kwantowe, przejście do trzyfotonowego lub wielofotonowego urządzenia jest stosunkowo proste, ale wyniki będą równie ekscytujące" - stwierdza profesor O'Brien. "Po każdym dodaniu fotonu złożoność problemu, jaki jesteśmy w stanie rozwiązać wzrasta w postępie geometrycznym, zatem jeżeli jednofotonowy spacer kwantowy daje 10 wyników to dwufotonowy system może przynieść 100 wyników, a trzyfotonowy system 1000 rozwiązań i tak dalej." Zespół badawczy planuje obecnie wykorzystać chip do przeprowadzenia kwantowych symulacji mechanicznych i zwiększyć złożoność swoich doświadczeń nie tylko dodając więcej fotonów, ale również stosując większe układy.
Kraje
Zjednoczone Królestwo