Grupė mokslininkų iš Stenfordo universiteto bei Tokijo nacionalinio informatikos instituto paskutiniajame „Physical review letters” numeryje paskelbė straipsnį apie, kaip manoma, sparčiausio kvantinio kompiuterio veikimo principą.

„Vis dar nežinome, koks turėtų būti galutinis kvantinio kompiuterio variantas, – pasakoja Tadeušas Ladas (Thaddeus Ladd) iš Stenfordo universiteto. – Didelės apimties kvantiniai skaičiavimai yra kas sunkiai įgyvendinama technologija, ir ji greičiausiai apims daugybę iki tol negirdėtų idėjų. Šiame straipsnyje svarbiausia tai, jog mums pavyko surasti fizikinį būdą įgyvendinti egzistuojančias teorines idėjas ir įvertinti spartą”.

Tyrėjai viename puslaidininkiniame luste suderina optiškai kontroliuojamus greituosius vieno bito apsivertimus bei dviejų kubitų vartus. Kvantiniuose skaičiavimuose elektrono sukinio orientacija ir fazė atstoja bito būseną, o vartai yra atsakingi už grįžtamąsias operacijas, kurios atliekamos su įvesties duomenimis, norint gauti išvesties duomenis.

Puslaidininkinis lustas yra kvadratinio milimetro dydžio, jį sudaro įdubų kilpa. Kiekvienoje įduboje yra kvantinis taškas, kuris yra puslaidininkio, turinčio vieną elektroną, mažytė dalis. Sufokusuojant optinį impulsą į kiekvieną kvantinį tašką, elektrono sukinys apsiverčia, pakeisdamas bito būseną.

Visa architektūra grindžiama tuo, kad fazių vartai panaudojami susiejant ne šalia esančius sukinius. Optiniais impulsais galima susieti nutolusius elektronų sukinius taip, kad vieno kubito fazė galėtų priklausyti nuo kito kubito fazės.

Kvantinio kompiuterio darbinė sparta matuojama jo laikrodžio signalu, o šis gali turėti įvairių pavidalų. Optinėje valdymo schemoje impulsus gali generuoti lazeris. Tačiau T. Ladas priduria, jog kvantinių kompiuterių spartai yra keletas apribojimų.

„Kvantiniuose skaičiavimuose svarbu ne tik bito būsena (0 arba 1), bet ir bito fazė. Kubito fazės valdymas mūsų modelyje priklauso nuo magnetinio lauko. Didėjantis magnetinis laukas didina kiekvieno kubito fazės kitimo greitį, kol galiausiai atsiranda riba, nustatanti, kokiu greičiu mes galime valdyti kubitus. Straipsnyje pateikiame 100 GHz ribą, kuriai pasiekti reikėtų labai stipraus superlaidžių magnetų kuriamo lauko”, – aiškina T. Ladas.

„Antrasis greičio apribojimas atsiranda dėl laiko, kurio reikia, kol vieno kubito fazė pasikeistų į kitą, – toliau pasakoja mokslininkas. – Tai turi būti padaryta su impulsais, kurie yra lėtesni už šviesą, įeinančią ir išeinančią iš kiekvienos optinės įdubos, taigi tai sumažina spartą daugiau kaip 10 GHz. Galų gale didėjant patiems kompiuteriams, šviesa užtruks ilgiau, kol apskries visą sistemą, o tai galbūt sumažins fizinių kubitų greitį GHz eile, palyginti su klasikiniais kompiuteriais”.

Vis dėlto ši pasiūlytoji kompiuterinė architektūra yra spartesnė už kitas analogiškas, pavyzdžiui, jonų gaudyklės.

„Priešingai negu klasikiniai, kvantiniai kompiuteriai labai priklauso nuo klaidų taisymo schemų, – pasakoja Suzana Klark (Susan Clark) iš Stenfordo universiteto, aiškindama kvantinio kompiuterio spartos įvertinimo sudėtingumą. – Klaidų taisymo metodikos gali tapti labai painios, tačiau joms visoms reikia daugybės fizinių kubitų ir kubitų operacijų, norint atlikti vieną loginę ištaisymo operaciją (tuo pačiu ir daugiau laiko). Fizinis kubito valdymo greitis leidžia manyti, jog kompiuteris yra spartesnis negu iš tikrųjų. Tinkamas klaidų taisymas gali sumažinti kvantinio kompiuterio spartą iki 1-10 MHz”.

Pasiūlytasis modelis be spartos dar turi nemažai privalumų dėl savo dydžio ir gamybinio potencialo. Kadangi sistema gali sukurti dviejų kubitų vartus tarp nutolusių kubitų, įmanoma tuo pasinaudoti, atsižvelgiant į kompiuterio dydį, priešingai nei sistemoms, kurios veikia gretimų kubitų sąveikos pagrindu. Sistemai taip pat nebūtina, jog du kubitai turėtų tokį patį dažnį. Tai dar palengvina didelės apimties tokių kompiuterių gamybinius sprendimus.

„Konstruodami šį kompiuterį, vienu metu dirbame tik ties šiuo vienu žingsneliu, – sako S. Klark. – Pradedame nuo kvantinių taškų įdubose, kubitų apvertimų ir susiejimo tarpusavyje. Visgi galutinis įrenginys nusimato dar tik tolimoje ateityje”.

Views All Time
Views All Time
2572
Views Today
Views Today
1
0 0