Учёные собрали простейший квантовый компьютер

Учёные собрали простейший квантовый компьютер

Мы уже неоднократно писали о попытках учёных приблизить создание принципиально новых квантовых компьютеров, в которых информация будет передаваться с помощью фотонов. И вот сразу четыре отдельные команды исследователей сделали ещё один небольшой шаг в этом направлении. Они представили простую и пока сильно ограниченную модель квантовых вычислений, которая в будущем может оставить обыкновенные компьютеры далеко позади.

Две работы (1 и 2) опубликованы в журнале Science, ещё две пока не одобрены к публикации в научных журналах и находятся в архиве препринтов Корнельского университета.

Информация в квантовых системах закодирована в поляризации фотонов. Если в обычном компьютере единица информации может кодировать только одно значение — "единица" или "ноль", то фотон может нести оба значения одновременно, имея сразу и горизонтальную, и вертикальную поляризацию. Это позволяет существенно увеличить производительность и решать проблемы, которые поставят в тупик любой современный компьютер. Ведь вычисления в таких системах можно проводить одновременно, а не поочерёдно.

Четыре группы физиков из Великобритании, Австралии, Италии и Австрии независимо разработали устройство, которое использует явление "бозонной выборки". Оно представляют собой сеть оптоволоконных путей на микрочипе, которая имеет несколько входов и выходов.

Отдельные фотоны запускаются в лабиринт, где на перекрёстках они проходят через систему зеркал светоделителей, которые — пятьдесят на пятьдесят - либо отражают фотон, либо позволяют ему пройти. До выхода из лабиринта каждый фотон трижды сталкивается со светоделителем.

Из-за сложной квантовой природы сделать расчёт, из какого именно выхода появится фотон, очень тяжело, даже если в систему запущена всего одна частица. А если увеличить количество возможных путей в лабиринте и запустить туда одновременно несколько фотонов, сделать прогноз будет ещё сложнее. Ведь вдобавок ко всему частицы начнут взаимодействовать между собой. Даже если их каждый раз запускать в одни и те же входы, они будут постоянно появляться из разных выходов.По сути, эта модель является физическим воплощением математической функции, называемой перманентом матрицы.

Смоделировать решение задачи на обычном компьютере можно до тех пор, пока лабиринт небольшой и по нему путешествуют лишь несколько фотонов. Но если увеличить число фотонов и возможных путей всего в несколько раз, то такие расчёты станут непосильны даже для самых мощных машин современности.

Поэтому физики предлагают не вычислять результат, а просто измерить его. На выходе из лабиринта установлены детекторы, которые обнаруживают частицы после каждого запуска и выявляют вероятность их появления для каждого выхода.

Таким образом, устройство представляет собой простейший квантовый компьютер, правда, пока заточенный под решение одной единственной задачи – расчёта перманента матрицы.

Учёные подчёркивают, что основная задача их исследования состояла в том, чтобы продемонстрировать принципиальную возможность использования фотонных устройств для решения задач. Однако они надеются, что в будущем подобные технологии приведут к созданию абсолютно нового типа устройств, которые вытеснят компьютеры в современном понимании этого слова.

Также по теме: Создан первый в мире квантовый маршрутизатор Создан квантовый компьютер в алмазе Физики впервые получили квантовую спутанность двух алмазов при комнатной температуре 

vesti.ru

Похожие новости:
Установлен новый рекорд квантовых вычислений
Ученые из Австралии и Японии, используя новую физическую реализацию кубита, установили новый рекорд квантовых вычислений. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Nature Nanotechnology. Специалисты создали особую физическую реализацию кубита — квантового обобщения классического бита. ..
2014-10-15 1833 0 Технология
0
Создан квантовый компьютер в алмазе
Учёные использовали алмаз для того, чтобы изготовить квантовый компьютер. Прежним попыткам создания подобного вычислительного устройства мешало воздействие внешней среды, искажающее вычисления. Теперь же физики из Нидерландов и США нашли решение этой проблемы. Алмаз начал использоваться для квантовых ..
2012-04-9 2964 0 Технология
0
Ученые создали ионный кристалл как мощнейший компьютер
 Международная группа ученых из Австралии, США и ЮАР добилась революционного прорыва в компьютерной технике, создав ионный кристалл, способный работать как супермощный квантовый компьютер. Как рассказал сегодня один из участников проекта Майкл Бирсик из университета Сиднея, созданное "устройство" представляет собой ..
2012-04-26 2793 0 Технология
0
Google позволила заглянуть в свою "квантовую лабораторию"
Google в мае объявила об открытии футуристической лаборатории Quantum Artificial Intelligence Lab (QAIL), которая должна была заняться изучением искусственного интеллекта с применением достижений квантовой физики. В проекте задействован квантовый компьютер, купленный у канадской компании D-Wave. Система, которая выполняет ..
2013-10-12 1609 0 Технология
0
Учёным удалось закодировать изображение на биологическом компьютере
Биологами из Израиля и США впервые получено изображение, созданное при помощи ДНК-кодирования. На одном ДНК-чипе учёные спрятали две картинки, дешифровкой которых занимались специально сконструированные молекулы. В широком смысле биологическим компьютером можно считать любой живой организм, однако в данном ..
2012-02-11 2063 0 Технология
0
Физики создали квантовый микрофон
Учёные технического университета Чалмерса (Chalmers University of Technology) продемонстрировали новый тип детектора для сверхслабого звука. Устройство назвали "квантовым микрофоном", так как оно настолько мало, что работает по законам квантовой физики. «Квантовый микрофон» основан на одноэлектронном транзисторе с пьезоэлектрической связью. Переключатель транзистора ..
2012-03-1 2099 0 Технология
0
Физики создали квантовый симулятор с сотнями кубитов
Физики из Национального института стандартов и технологий (NIST) создали квантовый симулятор, который может спроектировать взаимодействия между сотнями квантовых битов (кубитов) — в 10 раз больше по сравнению с предыдущими устройствами, сообщает «WordScience.org».Как было описано 26-го апреля 2012-го ..
2012-04-27 2378 0 Технология
0
Британские учёные создали высокоурожайную пшеницу
Британские учёные вывели новый вид пшеницы, урожайность которого выше обычных сортов примерно на 30%. Учёные использовали перекрёстное опыление, чтобы сохранить лучшие свойства пшеницы «старого посева» и урожайность нового, выведенного искусственным путём вида, сообщает ..
2013-05-21 1658 0 Технология
1
Аннигиляцию частиц впервые наблюдали на квантовом компьютере
Физики из Австрии и Германии впервые использовали квантовый компьютер для симуляции взаимодействий элементарных частиц методами решетчатой калибровочной теории. Работа ученых позволяет в режиме реального времени проследить за рождением и уничтожением (аннигиляцией) пары частица-античастица в физическом вакууме. Исследование ..
2016-06-23 1894 0 Технология
0
Японцы выпустили молекулярный поезд на рельсы из ДНК
Учёные из университета Киото научились отправлять миниатюрный молекулярный состав по разветвлённой сети рельсов из ДНК. Ранее японцы придумали, как заставить "мотор", состоящий всего из одной молекулы, двигаться по прямой. Теперь же исследователи из Страны восходящего солнца научились управлять движением ..
2012-01-25 2051 1 Технология
0
Квантовые компьютеры сымитирут столкновения частиц
По словам теоретиков, в том числе из Национального института стандартов и технологий (NIST), в один прекрасный день физики смогут использовать квантовые компьютеры для изучения внутренней работы Вселенной, которая является запредельной даже самых мощных суперкомпьютеров, сообщает «PC-News.info». Квантовые компьютеры ..
2012-06-4 1559 1 Технология
0
Квантовый компьютер: создан первый рабочий квантовый бит
Исследовательская группа под руководством австралийских инженеров создала первый рабочий квантовый бит на основе одного атома кремния, тем самым открывая путь к сверхмощным квантовым компьютерам, сообщает «SciencePlanet.ru». В своей статье, опубликованной 19-го сентября 2012-го года в журнале «Nature», ..
2012-09-23 2176 0 Технология
0
Квантовые точки стали основой защищенной связи
Немецкие физики собрали квантовый канал связи, передающий сообщения при помощи одиночных фотонов. Работа опубликована в журнале New Journal of Physics краткое содержание статьи приводит BBC News. Квантовыми точками называют микроскопические частицы проводников (обычно - благородных металлов), которые из-за своих размеров ..
2012-08-6 1724 0 Технология
0
Японцы создают компьютер для разработки лекарств против рака
Специалисты из японского Института физико-химических исследований (RIKEN) планируют построить самый быстрый в мире суперкомпьютер, который позволит разрабатывать препараты для борьбы с раком, сообщает во вторник японское издание Japan Daily Press.Компьютер будет использоваться для анализа структуры белков. Новая ..
2014-01-14 1954 0 Технология
0
Физики собрали квантовый канал связи рекордной длины
Физики впервые создали универсальный канал для работы квантового компьютера. Статья ученых появилась в Scientific American и Nature, а ее краткое изложение приводит Nature News. Новое исследование носило сугубо прикладной характер. Ученые построили канал связи, который связал ..
2012-04-13 1864 0 Технология
0