Инженерите от IBM са направили две много важни стъпки към създаването на практически квантов компютър. Една от тези стъпки е ефективната технология за откриване и коригиране на грешки в квантовата информация, а втората - изграждането на универсален квантов чип, който да позволи да се изграждат квантови компютърни системи с произволно голям брой квантови битове - кюбитове (от q-бит - квантов бит).
За този пробив в най-бързоразвиващия се клон на компютърните технологии съобщава engineering.com.
Транзисторите в процесорите на съвременните компютри стават все по-малки с всяка година. Размерът на един съвременен транзистор от порядъка на 14 нанометра, което означава, че между входа и изхода на електродите е слой от 30 силициеви атома. Но когато този слой стане четири или пет атома, ще се прояви неопределенността, вследствие на ефектите на квантовата механика и тогава транзисторът ще престане да работи нормално. Електроните спонтанно и случайно ще се местят от електрод на транзистора в друг, създавайки ток, който да тече през транзистора даже, когато е изключен.
Идеята, която лежи в основата на квантовата компютри, формулирана през 1981 г. от Ричард Файнман (Richard Feynmann), е с помощта на различни технологии да се направи така, че квантовите ефекти да не пречат, а да работят в наша полза. Това може да се постигне чрез създаване на по-сложни полупроводникови структури, подобни на транзисторите, които да използват огромния потенциал на квантовата обработка на информацията.
Благодарение на квантовата механика, квантовият бит може да има и двете състояния едновременно (не само 0 или 1) , което се нарича суперпозиция на тези двете състояния (или вълни на вероятност), съответстващи на произволна ориентация, както е показано вляво.
Освен това, когато два или повече кюбита са сплетени на квантово ниво, броят на състоянията, които може да бъде квантовата система, а оттам и на нейната изчислителна мощ, ще се увеличат експоненциално в зависимост от броя на кюбитовете. Десет сплетени кюбита биха успели да съхраняват информация, която може да се съхранява от 1024 класически кюбита. 33 кюбита могат да съхраняват гигабайт информация. В 300 сплетени кюбита може да се спести такова количество информация, която да изисква обикновени битове равни по брой на количеството на атомите във Вселената.
Източник: engineering.com
Но квантовият компютър не превъзхожда конвенционалния компютър за всички видове изчислителни задачи. Най-податливите за оптимизация за квантови изчисления са алгоритмите за търсене, операции с голям набор от данни, криптиране, декриптиране на данни и още някои алгоритми.
За да се създаде работещ квантов компютър се изисква всички негови кюбитове да са постоянно в крехкото състояние на квантово сплитане и квантовата информация да се обработва без грешки, с висока степен на сигурност. Когато имаме обикновени данни, изтеглени от интернет или съхранени на нашите твърди дискове, за откриване и коригиране на грешки се използват специални алгоритми, които могат да открият битовете с грешни стойности и да ги поправят.
В класическия съвременни компютри грешки се случват рядко, но грешките са основен проблем за квантовите компютри, работещи с по-фина квантова информация. Крехкото състояние на сплитане на квантовите битове може да бъде нарушено дори и от малки промени в температурата на околната среда или от външно слабо електромагнитно излъчване. И най-неприятното е, че да се открие грешка в квантовата информация може само ако се прочете информацията от квантовия бит, който след тази операция на прочитане спира да е носител на тази информация.
Изследователи от IBM са разработили технология за идентифициране и коригиране на грешки в квантовите битове, като технологията се осъществява под формата на квантов чип с четири кюбита и може да открива едновременно квантови грешка от два основни типа. Квантовият чип с размер около 6 мм е основан на квадратна матрица от четири свръхпроводящи кюбита. Два от кюбитовете са информационни, съдържащи фактическата информация, а другите два са коригиращи кюбитове, които не са сплетени с информационните и се използва, за да проверяват за грешки информацията, съхранявана в първите два кюбита.
Близкото разстояние между двата коригиращи до информационните кюбитове позволява на първите да прочетат квантовата информация, без да я разрушават. Това става благодарение на тунелния ефект, характерен за квантовата механика като информацията "се просмуква" при коригиращи кюбитове, без риск от увреждане на информацията.
Квантовите компютри са предвестник на една нова ера на иновациите в индустрията (Илюстрация: IBM)
Според Арвинд Кришна, старши вицепрезидент и директор на IBM Research, "квантовите компютри имат потенциал да преобърнат всичко, позволявайки да се решават проблеми, които бе невъзможно или непрактично да се решават до днес. Докато квантовите компютри традиционно бяха използвани в криптографията, ние намираме област с много завладяващ потенциал за практическите квантови системи за решаване на проблеми във физиката и квантова химия, които са били нерешими досега."
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари