Forskere har lavet det største og mest komplekse kvante-computernetværk endnu, og har fået 20 forskellige sammenfiltrede kvantebits eller qubits til at tale med hinanden.
Holdet var derefter i stand til at læse oplysningerne indeholdt i alle disse såkaldte qubits og skabe en prototype af kvante "korttidshukommelse" til computeren. Mens tidligere indsats har sammenfiltret større grupper af partikler i ultracold lasere, er dette første gang, forskere har været i stand til at bekræfte, at de faktisk er i et netværk.
Deres undersøgelse, der blev offentliggjort 10. april i tidsskriftet Physics Review X, skubber kvantecomputere til et nyt niveau, når de er tættere på den såkaldte "kvantefordel", hvor qubits overgår de klassiske bit af silicium-chip-baserede computere, sagde forskerne .
Fra bits til qubits
Traditionel computing er baseret på et binært sprog på 0s og 1s - et alfabet med kun to bogstaver, eller en række klodser vendt til enten nord- eller sydpolen. Moderne computere bruger dette sprog ved at sende eller stoppe strømmen af elektricitet gennem metal- og siliciumkredsløb, skifte magnetisk polaritet eller bruge andre mekanismer, der har en dobbelt "til eller fra" -tilstand.
Kvantecomputere bruger dog et andet sprog - med et uendeligt antal "bogstaver."
Hvis binære sprog bruger de nordlige og sydlige poler af kloden, ville kvanteberegning bruge alle punkter derimellem. Målet med kvanteberegning er også at bruge alt området mellem polerne.
Men hvor kunne et sådant sprog skrives? Det er ikke som om du kan finde kvantestof i hardwarebutikken. Så holdet har fanget calciumioner med laserstråler. Ved at pulse disse ioner med energi kan de flytte elektroner fra det ene lag til det andet.
I gymnasiets fysik spretter elektroner mellem to lag, som en bil, der skifter bane. Men i virkeligheden findes elektroner ikke et sted eller et lag - de findes i mange på samme tid, et fænomen kendt som kvanteoverlagring. Denne ulige kvanteopførsel giver en chance for at udtænke et nyt computersprog - et, der bruger uendelige muligheder. Mens klassisk computing bruger bits, bliver disse calciumioner i superposition kvantebits eller qubits. Mens tidligere arbejde havde skabt sådanne qubits før, er tricket til at lave en computer at få disse qubits til at tale med hinanden.
”At have alle disse individuelle ioner på egen hånd er ikke rigtig den ting, du er interesseret i,” fortalte Nicolai Friis, førsteforfatter på papiret og seniorforsker ved Institut for Quantum Optics and Quantum Information i Wien, til Live Science. "Hvis de ikke taler med hinanden, er alt hvad du kan gøre med dem, en meget dyr klassisk beregning."
Talende bits
For at få qubits til at "tale" i dette tilfælde er man afhængig af en anden bisarr konsekvens af kvantemekanik, kaldet sammenfiltring. Forviklinger er, når to (eller flere) partikler ser ud til at fungere på en koordineret, afhængig måde, selv når de adskilles med store afstande. De fleste eksperter mener, at sammenfiltring af partikler vil være nøglen som kvantecomputerende katapulter fra laboratorieeksperiment til computervolutions.
"For tyve år siden var sammenfiltring af to partikler en stor ting," fortæller medforfatter Rainer Blatt, en fysikprofessor ved University of Innsbruck i Østrig, til Live Science. "Men når du virkelig går og vil bygge en kvantecomputer, er du nødt til at arbejde med ikke bare at sige fem, otte, 10 eller 15 qubits. I sidste ende bliver vi nødt til at arbejde med mange, mange flere qubits."
Holdet formåede at sammenfiltrere 20 partikler i et kontrolleret netværk - stadig mangler en ægte kvantecomputer, men det største sådanne netværk til dato. Og selvom de stadig har brug for at bekræfte, at alle 20 er fuldt sammenfiltret med hinanden, er det et solidt skridt mod fremtidens supercomputere. Indtil videre har qubits ikke overgået de klassiske computerbits, men Blatt sagde, at det øjeblik - ofte kaldet kvantefordelen - kommer.
"En kvantecomputer vil aldrig erstatte klassiske computere; den vil tilføje dem," sagde Blatt. "Disse ting kan gøres."
