Zespół badawczy z Japońskiego Instytutu Nauk Molekularnych poczynił obecnie ogromne postępy w obliczeniach kwantowych, realizując je za pomocą bramki dwukubitowej. Kubit jest kwantowym odpowiednikiem bitu binarnego, który jest podstawową jednostką informacji wykorzystywaną w obliczeniach.
Zespołowi udało się wykonać najszybszą na świecie bramkę dwukubitową w zaledwie 6,5 nanosekundy. Przy okazji naukowcy musieli pokonać niektóre ograniczenia związane z tego rodzaju technologią. Jest jednak pewien haczyk — zastosowana przez nich metoda może być trudna do odtworzenia w środowisku mniej opartym na badaniach.
Obliczenia kwantowe to wciąż niezbadane terytorium, ale może być bramą do rozwiązania problemów, z którymi współczesne komputery nie są w stanie sobie poradzić. Może także potencjalnie ogromnie przyspieszyć zadania obliczeń o wysokiej wydajności (HPC). Chociaż potencjał jest zdecydowanie obecny, a giganci technologiczni, tacy jak IBM-a i Intel wykorzystują tę technologię, istnieją również ograniczenia i dlatego zespoły badawcze na całym świecie nadal zgłębiają ten temat.
Powiązany
- Ten przełom obliczeniowy właśnie przeniósł cały ruch internetowy w ciągu 1 sekundy
- Wewnątrz brytyjskiego laboratorium łączącego mózgi z komputerami kwantowymi
- Naukowcy tworzą „brakujący element układanki” w rozwoju obliczeń kwantowych
Zespół naukowców z Instytutu Nauk Molekularnych, na którego czele stoi doktorant Yeelai Chew, asystent profesor Sylvain de Léséleuc i profesor Kenji Ohmori przeprowadzili badania i opublikowali swoje wnioski w czasopiśmie Fotonika Przyrody. Operacja na bramce dwóch kubitów, którą udało im się wykonać, jest wczesnym, ale ważnym krokiem. Sprzęt Toma była jedną z pierwszych publikacji szczegółowo opisujących ten proces po ukazaniu się w Internecie pierwszego artykułu w Nature.
Polecane filmy
Naukowcy wykorzystali lasery, aby radykalnie schłodzić dwa kubity atomowe.
Kubity to kwantowy odpowiednik bitów, które wszyscy znamy z codziennej pracy komputerowej. Kubity mają jednak tę zaletę, że nie ograniczają się do wartości jednego lub zera; zamiast tego mogą reprezentować oba I zero. To czyni je znacznie bardziej wydajnymi i odblokowuje ich zdolność do wykonywania złożonych zadań w znacznie krótszym czasie. Niestety kubity szybko ulegają dekoherencji, co oznacza, że nie zwracają już dokładnych wyników.
Operacja bramki z dwoma kubitami wymaga splątania kubitów, a na to splątanie wpływają różne czynniki, które mogą przyspieszyć dekoherencję. Problem dekoherencji można rozwiązać na dwa sposoby — operacje należy wykonać znacznie szybciej, zanim kubity ulegną dekoherencji, lub splątanie musi trwać dłużej. Zespół naukowy zastosował pierwsze podejście, które polegało na drastycznym przyspieszeniu działania – i tak się stało, ustanawiając przy tym rekord świata.
Naukowcy wykorzystali lasery, aby radykalnie schłodzić dwa kubity atomowe wykonane z pierwiastka Rubid. Temperatury osiągnęły prawie zero absolutne i sięgały zaledwie -273,15 stopnia Celsjusza. Atomy te następnie zabezpieczono w odległości mikrometra od siebie za pomocą pęsety optycznej. Następnie za pomocą lasera manipulowali kubitami w odstępach 10 pikosekund. Pikosekunda jest odpowiednikiem jednej bilionowej sekundy.
Wykonując powyższe kroki, badaczom udało się z powodzeniem zbudować bramkę kwantową w zaledwie 6,5 nanosekundy, co czyni ją najszybszą na świecie operacją bramki dwukubitowej. Poprzedni rekord wynosił 15 nanosekund.
Chociaż ten skok nie oznacza, że obliczenia kwantowe nagle staną się powszechne, oznacza to, że naukowcy robią ogromne postępy w tym kierunku. Niestety tego typu technologia może być trudna do odtworzenia w środowisku HPC, gdzie byłaby najczęściej stosowana.
Kubity zbudowane z atomów rubidu, które badacze wykorzystali do wykonania tej ultraszybkiej bramki kubitowej, aby mogły działać, muszą zostać schłodzone w pobliżu zera absolutnego. Może to być możliwe w szczególnych przypadkach, ale realistycznie rzecz biorąc, większość organizacji zdecydowałaby się na inne rozwiązanie, dopóki zarządzanie nim nie stanie się łatwiejsze. Z drugiej strony, nawet jeśli pewnego dnia technologia ta nie stanie się powszechnie stosowana, badania są ważne, ponieważ naukowcy w dalszym ciągu próbują określić, gdzie dokładnie leży przyszłość informatyki.
Zalecenia redaktorów
- Kod źródłowy tego komputera o wartości 30 000 dolarów został właśnie udostępniony za darmo
- Oryginalny komputer Apple-1 został właśnie sprzedany za niewyobrażalną kwotę
- Nowy 127-kubitowy procesor IBM to ogromny przełom w obliczeniach kwantowych
- Google prezentuje swoją niesamowitą nową technologię Quantum A.I. Kampus
- Nowy układ kwantowy Microsoftu może pomóc w kontrolowaniu tysięcy kubitów
Ulepsz swój styl życiaDigital Trends pomaga czytelnikom śledzić szybko rozwijający się świat technologii dzięki najnowszym wiadomościom, zabawnym recenzjom produktów, wnikliwym artykułom redakcyjnym i jedynym w swoim rodzaju zajawkom.
