Komputer kwantowy coraz bliżej

Naukowcom udało się stworzyć krzemowy układ optyczny, który można wykorzystać do przeprowadzenia obliczeń z użyciem cząstek kwantowych. To bardzo ważny krok na drodze do stworzenia komputera kwantowego.  

Odkrycia, które doprowadzi w przyszłości do zwiększenia mocy obliczeniowej komputerów w stopniu dla nas dziś nieznanym, dokonał międzynarodowy zespół badawczy z uniwersytetu w Bristolu. Wiąże się to z jakościową zmianą zasady działania układów cyfrowych. Obecnie wykorzystują one logikę binarną (dwuwartościową) - możliwymi stanami bitu są 0 i 1. Komputery kwantowe mają docelowo operować na qbitach, czyli stanach wielowartościowych, które tym samym mogą przechowywać znacznie więcej informacji.

"Panuje powszechne przekonanie, że komputer kwantowy nie zostanie zrealizowany w ciągu najbliższych 25 lat." - tłumaczy profesor Jeremy O'Brien, dyrektor Centrum Fotoniki Kwantowej - "Jednak wierzymy, że dzięki nowej technologii w ciągu dziesięciu lat powstanie komputer przewyższający znacznie możliwości konwencjonalnych maszyn." 

W układzie zaprojektowanym przez zespół z Bristol dwie identyczne cząstki światła (fotony) poruszały się wzdłuż sieci połączeń w krzemowym czipie, wykonując eksperyment zwany kwantowym błądzeniem losowym (ang. quantum walk). Podobne doświadczenia wykonywano już wielokrotnie, jednak dotychczas dotyczyły one pojedynczych cząstek - teraz udało się zrobić to samo z parą cząstek. Jest to przełomowe osiągnięcie, gdyż potencjalna moc komputerów kwantowych opiera się na wykorzystaniu wielu takich cząstek, co zwiększa wydajność wykładniczo. Oznacza to, że jeżeli użycie dwóch fotonów zwiększa moc obliczeniową dziesięciokrotnie, to użycie trzech przełoży się na stukrotny wzrost wydajności i tak dalej. Jednakże jak dotąd tworzenie całkowicie identycznych cząstek było niezwykle trudne. 

Porównanie wielkości nowego układu fotonicznego i angielskiego pensa.
Moneta ma średnicę 2 centymetrów. 

Technologia ta pozwoli symulować procesy, które dziś pozostają poza zasięgiem tradycyjnych komputerów. Jeśli algorytm o znacznej złożoności obliczeniowej potrzebuje na przykład 10 000 lat, aby zostać wykonanym na danej maszynie, to nawet użycie tysiąc razy bardziej wydajnego superkomputera nie rozwiąże problemu - wciąż musielibyśmy czekać dziesięć lat na wyniki. Wykładniczy wzrost wydajności mógłby pomóc przeskoczyć to ograniczenie oraz wykonywać symulacje zjawisk, które same są oparte na zjawiskach kwantowych, jak na przykład fotosynteza lub nadprzewodnictwo. Technologię można zastosować praktycznie w każdej dziedzinie naszego życia, choćby przy projektowaniu nowych baterii słonecznych, superwydajnych wyszukiwarek internetowych lub farmaceutyków.

Zespół planuje kontynuować eksperyment, zarówno zwiększając liczbę wykorzystanych fotonów, jak i rozbudowując układ scalony, by móc wykonać na nim faktyczne symulacje zjawisk kwantowych. 

Źródło: Science Daily

Polecamy artykuły:
Proste Eyefinity - Sapphire Radeon HD 5770 Flex	Twoja pamięć podręczna - test 15 pendrive'ów	Internetowi terroryści