Komputery kwantowe o krok bliższe rzeczywistości
W ostatnich latach komputery kwantowe straciły nieco na atrakcyjności. Aczkolwiek nowy algorytm kwantowy, który pokazuje, w jaki sposób można by wykorzystać komputer kwantowy do symulowania złożonego systemu cząstek wchodzących ze sobą w interakcje, budzi nadzieje, że niektóre z barier blokujących szersze zastosowanie informatyki kwantowej mogą zostać niedługo usunięte. Badania, których wyniki zaprezentowano w czasopiśmie Nature, zostały częściowo dofinansowane ze środków unijnych za pośrednictwem projektów QUERG (Splątanie kwantowe i grupa renormalizacyjna) i QUEVADIS (Inżynieria kwantowa przez rozpraszanie). Projekt QUERG otrzymał ponad 1,2 mln EUR od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN) z tematu "Pomysły" Siódmego Programu Ramowego (7PR), a projektowi QUEVADIS przyznano 10 mln EUR z tematu "Technologie informacyjne i komunikacyjne" 7PR. Technologia kwantowa wykorzystuje dziwne właściwości materii w ekstremalnie małych skalach. Podczas gdy bit w tradycyjnym komputerze może być albo "1" albo "0", bit kwantowy - inaczej kubit - może być "1" i "0" jednocześnie. Dwa kubity mogą mieć jednocześnie cztery wartości, trzy kubity osiem i tak dalej. W odpowiednich warunkach wykonywanie obliczeń za pomocą bitów kwantowych odpowiada przeprowadzaniu wielu równoległych obliczeń klasycznych. Niemniej odpowiednie warunki występują znacznie rzadziej niż to na początku zakładali naukowcy. "Pierwotny impuls do budowy komputera kwantowego dał Richard Feynman, który wyobraził sobie maszynę zdolną do symulowania uniwersalnych, kwantowych systemów mechanicznych - zadanie uważane za niewykonalne dla tradycyjnych komputerów" - czytamy w artykule. W ciągu ostatniej dekady w laboratoriach powstawały komputery kwantowe wyposażone w 12 lub 16 kubitów, ale informatyka kwantowa jest tak młodą dziedziną, a jej fizyka tak sprzeczna z intuicją, że naukowcy nadal pracują nad teoretycznymi narzędziami, aby móc objąć ją koncepcyjnie. By lepiej zrozumieć fizykę systemu kwantowego cząstek wchodzących ze sobą w interakcje, naukowcy z Austrii, Kanady i Niemiec podjęli próbę sprawdzenia, w jaki sposób zmiany, którym podlega system kwantowy można by odtworzyć w uniwersalnym komputerze kwantowym. W tym celu podjęli poszukiwania kwantowej wersji klasycznego algorytmu Metropolisa. Algorytm nazwany od nazwiska fizyka Nicholasa Metropolisa, członka grupy, która go opracowała i przedstawiła w 1953 r. nie znalazł praktycznego zastosowania, aż do momentu pojawienia się pierwszych komputerów. Klasyczna wersja tego algorytmu wykorzystywała mapy stochastyczne, które zbiegały się (przez wiele iteracji) do stanu równowagi. W kwantowej wersji algorytmu Metropolisa zespół wykorzystał natomiast w pełni dodatnie mapy amplitud prawdopodobieństwa, chociaż wiązało się to z wprowadzeniem kilku problemów, zwłaszcza zmian fazy kwantowej, które mogą prowadzić do niedokładnych obliczeń. Jednakże wprowadzenie nowego algorytmu kwantowego może mieć dalekosiężne zastosowania w dziedzinie chemii, skondensowanej materii i fizyki wielkich energii, w których do tej pory równanie Schrödingera pozostaje nierozwiązane w przypadku złożonych systemów wielu cząstek wchodzących ze sobą w interakcje. "Chociaż wprowadzenie tego algorytmu do kompletnych, kwantowych problemów wielociałowych może pozostawać poza zasięgiem dzisiejszych możliwości technologicznych, algorytm jest skalowalny do takich rozmiarów systemu, jaki są interesujące w kontekście rzeczywistych symulacji fizycznych" - twierdzą naukowcy.Więcej informacji: Uniwersytet Wiedeński http://www.univie.ac.at/?L=2 Nature http://www.nature.com/nature
Kraje
Austria, Kanada, Niemcy