Инженеры из Университета Нового Южного Уэльса в Австралии совершили важный научный прорыв, который приблизит квантовые компьютеры ещё на один шаг к реальности.
Команда исследователей создала квантовый вариант стандартного компьютерного кода в кремниевом чипе. Открытие демонстрирует реальную возможность создания надёжных квантовых компьютеров.
Квантовые компьютеры открывают широкие возможности для более быстрого решения современных задач, чем это может делать любой современный компьютер, так как они сочетают в себе законы информатики с явлениями квантовой механики, ненаблюдаемые в повседневной жизни. К таким явлениям относятся принцип суперпозиции и квантовая запутанность.
В недавно проведённых в Австралии экспериментах использовалась квантовая запутанность для выполнения кода. Запутанные частицы создаются вместе определённым образом, поэтому такие их свойства, как энергия и импульс, получаются связанными. Если свойство одной частицы изменяется, например, во время измерения, это влияет и на свойства других частиц. Изменения происходят одновременно и мгновенно, даже если две частицы находятся на противоположных концах вселенной – это даёт основание некоторым учёным считать, что это нарушением теории относительности, которая гласит, что информация не может передаваться быстрее света. Недавно учёные продемонстрировали, что квантовая запутанность это вполне реальное явление.
Использование квантовых явлений может расширить возможности компьютерных вычислений. «Это, в некотором смысле, объясняет, почему квантовые компьютеры могут быть намного более мощными, — говорит соавтор исследования Стефани Симмонс. — С таким же количеством битов они позволяют нам написать компьютерный код, содержащий гораздо больше слов, а уже используя эти дополнительные слова, можно запустить другой алгоритм, который достигает результата при меньшем количестве шагов».
Эксперимент заключался в создании запутанного состояния между ядром атома фосфора и одного электрона в кремниевом чипе. Фосфор и электрон образуют кубит или квантовый эквивалент компьютерного бита, и эксперимент показал, что ими легко управлять, и поэтому можно использовать для операций. В то время как обычный бит имеет только два возможных состояния — 0 и 1 — кубиты могут иметь больше состояний, благодаря квантовой механике. Вот почему квантовые компьютеры, как предполагается, будут более мощными, чем современные компьютеры.
Выводы исследования опубликовано в журнале Nature Nanotechnology.