Proboj na polju kvantnih računara – bolji i brži Qubitsi
Istraživači sa Instituta Paul Scherrer PSI izneli su detaljan plan o tome kako se mogu stvoriti brži i bolje definisani kvantni bitovi – qubiti.
Na putu do kvantnih računara, početni zahtev je stvaranje „qubita“
Centralni elementi su magnetni atomi iz klase takozvanih retkih metala, koji bi se selektivno ugrađivali u kristalnu rešetku materijala. Svaki od ovih atoma predstavlja jedan qubit. Istraživači su demonstrirali kako ovi qubiti mogu da se aktiviraju, zapletu, koriste kao bitovi memorije i čitaju. Koncept dizajna i prateći proračuni, objavljeni su u časopisu PRX Quantum. Na putu do kvantnih računara, početni zahtev je stvaranje takozvanih kvantnih bitova ili „qubita“ – to su memorijski bitovi koji mogu, za razliku od klasičnih bitova, poprimiti ne samo binarne vrednosti nule i jedan, već i bilo koju proizvoljnu kombinaciju ovih stanja, čime postaje moguća potpuno nova vrsta računanja i obrade podataka, što za određene primene znači ogromno ubrzanje računarske snage.
Autori istraživanja opisuju kako se logički bitovi i osnovne računarske radnje na njima mogu realizovati u magnetnoj čvrstoći: qubiti bi se nalazili na pojedinačnim atomima iz klase retkih elemenata ugrađenih u kristalnu rešetku materijala domaćina. Na osnovu kvantne fizike, autori izračunavaju da bi nuklearni spin atoma bio pogodan za upotrebu kao nosač informacija, odnosno qubit. Dalje predlažu da bi ciljani laserski impulsi mogli na trenutak da prenesu informacije na elektrone atoma i tako aktiviraju qubite, pri čemu njihove informacije postaju vidljive okolnim atomima. Dva takva aktivirana qubita međusobno komuniciraju i na taj način se mogu „zaplesti“.
Zapletenost je posebno svojstvo kvantnih sistema višestrukih čestica ili qubita koje je od suštinskog značaja za kvantne računare: Rezultat merenja jednog qubita direktno zavisi od rezultata merenja ostalih qubita i obrnuto. Qubiti mogu da se koriste za proizvodnju logičkih kapija, naročito “controlled NOT gate” (CNOT kapija). Logička vrata su osnovni gradivni blokovi koje takođe klasični računari koriste za izvršavanje proračuna. Ako se kombinuje dovoljno takvih CNOT kapija, kao i single-qubit kapija, svaka zamisliva računska operacija postaje moguća. Oni tako čine osnovu za kvantne računare.
Na kraju, ono što su istraživači PSI otkrili je način da se ovaj tip kvantnih računara učini ne samo najmanje deset puta bržim od uporedivih sistema, već deset puta manje sklonim greškama.
Izvor: Scitechdaily
