Quantum-datamaskiner: MIT og Harvard komme nærmere med "Quantum Simulator"

Kvantum-datamaskiner er den hellige grensen til det 21. århundre-prosjektering, da deres kvanteknivhet ville la dem holde informasjon og løse problemer så mye mer komplisert enn noe selv dagens beste superdatorer kan håndtere.

Som de rapporterer onsdag i to artikler publisert i Natur, forskere ved Harvard, Massachusetts Institute of Technology og University of Maryland har ikke helt opprettet en kvantecomputer i all sin herlighet, men de har blitt ganske dårlige i nærheten. De har i stedet bygget det som kalles kvantesimulator. Den mangler den nær-uendelige allsidigheten til en kvantecomputer, men bruker kvanteprinsipper til å løse svært spesifikke problemer.

Så hva ville det ta for dette systemet å bli betraktet som en kvantecomputer? Harvard professor Mikhail Lukin, medansvarlig for et av papirene, forteller Omvendt problemet er tredelt.

"Vi må øke antall qubits tilgjengelig, forbedre sammenhengen, eller redusere feilen til disse qubits, og øke nivået av programmerbarhet av systemet, slik at det kan løse et større antall problemer, sier han.

Forskerne var i stand til å fange og manipulere 51 individuelle atomer, eller qubits, for å skape en kvantesimulator. Det er det største settet av qubits noensinne samlet for en slik simulator. I stedet for ladede ionpartikler var forskerne de første som brukte nøytrale atomer med identiske egenskaper. I motsetning til ioner støter ikke nøytrale atomer av. Dette gjorde det mulig å samle en så stor gruppe qubits sammen.

Qubits er de underliggende enhetene som gjør quantum computing mulig. I en standard datamaskin lagres alle tweets du skriver, som binær, eller en serie nuller eller en. I en kvantecomputer lagres data i qubits som kan være alt fra en foton, elektron eller kjernen.

Litt må være enten en eller en null, mens en qubit kan være en og null samtidig. Ja, det er veldig ubesluttsomt, men tillater kvante datamaskiner å lagre eksponentielt mer data enn binære maskiner. De 51 atomer forskerne var i stand til å fange kunne representere over 2 quadrillionverdier. Tillate forskere å løse optimaliseringsproblemer som det reisende selgerproblemet og simulere fysikkfenomener som de ellers ikke kunne.

"Disse interaksjonene blir studert er kvantemekaniske i naturen," sa Alexander Keesling en Ph.D. student og medforfatter av studien i en uttalelse. "Hvis du prøver å simulere disse systemene på en datamaskin, er du begrenset til svært små systemstørrelser, og antallet parametere er begrenset. Hvis du gjør systemer større og større, vil du raskt gå tom for minne og datakraft for å simulere det på en klassisk datamaskin. Veien rundt det er å faktisk bygge opp problemet med partikler som følger de samme reglene som systemet du simulerer - det er derfor vi kaller dette en kvantesimulator."

Lukin forteller Omvendt Det er ingen tidsramme for når kvante datamaskiner vil bli en realitet, men denne forskningen som gitt forskere muligheten til å rote med ting som var helt ute av rike av datamaskiner vi bruker i dag. Dette åpner døren for å forstå forståelsen av den verden vi lever på en helt ny måte.

Forskere vil bygge en kvantecomputer på størrelse med et fotballfelt.