Kopenhagos universiteto ir Rūro universitetų mokslininkai išsiaiškino, kaip valdyti du kvantinius šviesos šaltinius, o ne vieną. Nors nedidelis žingsnis nuo vieno iki dviejų gali atrodyti pernelyg antiklimatiškas, kad jį būtų galima pavadinti proveržiu, ši nauja technologija gali būti sukurta siekiant sukurti universalų klaidų taisomąjį kvantinį kompiuterį, dažnai vadinamą šventuoju kvantinio skaičiavimo graliu.
Pasak Kopenhagos universiteto, mokslininkai visame pasaulyje daugelį metų siekia sukurti stabilius kvantinius šviesos šaltinius, kad pasiektų tai, kas vadinama kvantiniu mechaniniu įsipainiojimu. Fotoninio kvantinio skaičiavimo kontekste susipainiojimas reiškia, kai du šviesos šaltiniai gali akimirksniu paveikti vienas kitą, galbūt net dideliais geografiniais atstumais. Įsipainiojimas yra koncepcija, kuri yra svarbiausia kuriant efektyvų kvantinį kompiuterį.
Kai susipainioja du šviesos šaltiniai, tai reiškia, kad jei valdote vieną iš šviesos šaltinių, beveik iš karto paveikiamas ir kitas. Tada šią technologiją galima išplėsti, kad būtų sukurtas visas susipynusių kvantinių šviesos šaltinių tinklas, kuris gali būti naudojamas „kvantinių bitų operacijoms“ atlikti taip, kaip tai daroma su įprastais bitais kompiuteryje.
Tyrėjai negalėjo sukurti dviejų įsipainiojusių šviesos šaltinių dėl didelio jų jautrumo triukšmui. „Problema yra labai didelis nešėjų „įkrovimo triukšmas“, esantis šalia kvantinio emiterio, kuris sukelia spektrinį virpėjimą. Tai įveikiame naudodami itin švarias medžiagas ir taikydami mažo triukšmo poslinkio įtampą kvantinio taško spinduliuotei“, – sakė Peteris Lodahlas. žurnale publikuoto mokslinio darbo bendraautorius Mokslas, informuotas indianexpress.com elektroniniu paštu.
Norėdami pasiekti šį žygdarbį, mokslininkai panaudojo nanolustą, kurio skersmuo siekia žmogaus plaukų. Per pastaruosius penkerius metus komanda sukūrė šį nanolustą ir galiausiai pagerino jo veikimą.
„Pradedame nuo itin švarių medžiagų, kurias mūsų kolegos Bochume, Vokietijoje, užaugino UHV molekulinio pluošto epitaksijos kameroje. Po to mes gaminame mažų lustų įrenginius naudodami tam skirtus ir labai gerai patikrintus ėsdinimo procesus. Galiausiai, mes sukuriame mėginių elektrinį kontaktą ir apsaugome eksperimentą nuo perteklinio elektrinio triukšmo“, – paaiškino Lodahl.
Tyrėjų teigimu, ši technologija gali būti pritaikyta naudoti 20–30 įsipainiojusių kvantinių šviesos šaltinių, kurie potencialiai gali būti panaudoti kuriant „universalų klaidų taisomąjį kvantinį kompiuterį“ – tai pastangos, į kurias technologijų įmonės įdeda milijardus dolerių.
Dalis tyrimo grupės pavaizduota čia. Iš kairės į dešinę Peteris Lodahlas, Andersas Sørensenas, Vasiliki Angelopoulou, Ying Wang, Aleksejus Tiranovas, Cornelis van Diepenas. Nuotrauka: Ola J. Joensen. (Vaizdo kreditas: Nielso Bohro institutas)
Remiantis ES tyrimų ir inovacijų žurnalu, pagrindinis skirtumas tarp klasikinio kompiuterio ir kvantinio kompiuterio yra skirtingi jų taisyklių rinkiniai. Skirtingai nuo klasikinių kompiuterių, kvantiniai kompiuteriai nenaudoja nulių ir vienetų arba „bitų“. Vietoj to jie dirba su „kubitais“.
Bitai gali būti laikomi šviesos jungikliu – jis įjungtas arba išjungtas, vienas arba nulis. Kubitai turi ypatingą savybę, leidžiančią jiems egzistuoti tokioje būsenoje, kurioje jie yra ir nulis, ir vienas. Ši superpozicija teoriškai leis kvantiniams kompiuteriams daryti dalykus, kurie yra už klasikinių kompiuterių ribų.
„Manau, kad kvantiniai kompiuteriai pirmiausia būtų naudojami sunkioms kvantinėms problemoms spręsti. Pavyzdžiui, norint suprasti sudėtingas chemines reakcijas, pvz., vaistų atradimo vamzdynuose arba kuriant naujas medžiagas. Kvantiniai kompiuteriai dar nėra labai subrendę, o visame pasaulyje tiriamos skirtingos kubito platformos, kurių kiekviena turi savo privalumų ir trūkumų“, – apie įvairias skirtingas kvantines technologijas kalbėjo M. Lodahlas.
„Fotonics yra vis rimtesnis varžovas, daugiausia dėl to, kad atrodo lengviau išplėsti iki didelių procesorių, palyginti su kai kuriais konkuruojančiais metodais. Mūsų darbas yra pagrindinis žingsnis, norint naudoti deterministinius vieno fotono šaltinius fotonikai kvantinis skaičiavimas“, – pridūrė Lodahl.
Pasak mokslininkų, universitetui per brangu sukurti sistemą, kurioje jis galėtų valdyti dešimt, penkiolika ar daugiau šviesos šaltinių. Taigi dabar kiti veikėjai, pavyzdžiui, privačios įmonės ir laboratorijos, turi tęsti tiriamąjį darbą ir rasti technologijos pritaikymą.