Ingenieure der Stanford University haben ein neues, einfacheres Design für einen Quantencomputer demonstriert, das dazu beitragen könnte, dass praktische Versionen der Maschine endlich Realität werden, aBericht von Neuer Atlas enthüllt.
Das neue Design sieht eine Verschränkung eines einzelnen Atoms mit einer Reihe von Photonen, wodurch es mehr Informationen verarbeiten und speichern sowie bei Raumtemperatur laufen kann – im Gegensatz zu den Prototypmaschinen, die von Google entwickelt werdenund IBM.
Das neue Design verwendet einfache Komponenten
Quantencomputer verlassen sich auf Qubits und nicht auf die Einsen und Nullen oder Bits des klassischen Computings. Qubits können in drei verschiedenen Zuständen existieren – einer Eins, einer Null oder einer Überlagerung von Eins und Null gleichzeitig – was bedeutet, dass sie es theoretisch können, Berechnungen durchführen, für die klassische Computer Tausende von Jahren benötigen würden.
Obwohl Quantencomputer in der Lage sind, solch komplexe Aufgaben zu erfüllen, wurden sie bisher durch ihre Empfindlichkeit gegenüber Hitze und Vibrationen behindert – ein Problem, das bedeutet, dass sie bei Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt gehalten werden müssen.
Das Stanford-Team sagt, dass ihr Design einen Großteil der Komplexität beseitigt, die zu einer größeren Empfindlichkeit gegenüber externen Störungen führt. Es handelt sich im Wesentlichen um einen riesigen photonischen Schaltkreis, der mit verwendet wird.ein Glasfaserkabel, ein Strahlteiler, zwei optische Schalter und eine optische Kavität. Diese werden verwendet, um die beiden Hauptkomponenten der Maschine herzustellen: einen Speicherring aus dem Glasfaserkabel und eine Streueinheit.
"Wenn Sie diese Art von Quantencomputer bauen wollten, müssten Sie normalerweise Tausende von Quantenemittern nehmen, sie alle perfekt ununterscheidbar machen und sie dann in einen riesigen photonischen Schaltkreis integrieren", Ben Bartlett, Hauptautorder Studie erklärt in eine Presseerklärung. "Bei diesem Design benötigen wir jedoch nur eine Handvoll relativ einfacher Komponenten und die Größe der Maschine wächst nicht mit der Größe des Quantenprogramms, das Sie ausführen möchten."
Nutzen der Quantenteleportation
Die Information in der Maschine wird durch die Richtung der Photonen repräsentiert. Eine Richtung repräsentiert eins, die andere Null, und beide gleichzeitig über die Effekte der Quantensuperposition repräsentieren den dritten Zustand. Alle Informationen sind mit a kodiertLaser in ein einzelnes Atom, das mit den Photonen verschränkt ist. Da das Atom zurückgesetzt und wiederverwendet werden kann, kann die Leistung des Computers durch einfaches Hinzufügen von Photonen in den Ring skaliert werden. Dies macht den Bau mehrerer physikalischer Logikgatter überflüssig und somitreduziert die Komplexität der Maschine massiv.
"Indem Sie den Zustand des Atoms messen, können Sie Operationen auf die Photonen teleportieren", sagt Bartlett. "Wir brauchen also nur das eine steuerbare Atom-Qubit und können es als Proxy verwenden, um indirekt alle anderen photonischen Qubits zu manipulieren."
Vielleicht ist einer der größten Vorteile des neuen Systems des Stanford-Teams, dass es bei Raumtemperaturen betrieben werden kann, was bedeutet, dass es dazu beitragen kann, die Komplexität dieser Maschinen erheblich zu reduzieren.Versprechen zu revolutionieren die Problemlösungskapazität von Computern.