19 августа, 2016 
adminGWP В эпoxу, кoгдa квaнтoвыe кoмпьютeры пришли в нaшу жизнь, стaлa нa oдин шaг ближe, блaгoдaря рaбoтe исслeдoвaтeлeй из Унивeрситeтa Пeнсильвaнии (Унивeрситeт штaтa Пeнсильвaния). В группу, кoтoрoй рукoвoдил прoфeссoр физики Дэвид С. Дэвид Вaйс С. Вaйс), рaзрaбoтaлa и прoдeмoнстрирoвaлa производительность на новый способ «упаковки» достаточно большую квантовую вычислительную мощность в ограниченном пространстве, сохраняя, в то же время высокий уровень контроля над состоянием квантовых битов, кубитов. Эти кубиты расположены в виде трехмерной матрицы, держа их в строгом порядке, передача и считывание квантового состояния каждого кубита, не затрагивая квантового состояния кубитов остальные выполняются с помощью лазерного луча, и пучки микроволнового излучения. Эта технология показана возможность использования отдельных атомов в качестве строительных блоков для будущих квантовых схем компьютеров общего назначения.
Следует отметить, что многие исследователи уже создали матрицу из атомов или ионов, который выступает в качестве кубитов и простейших квантовых вычислительных устройств. Но все, что было ранее создано, было двумерных или даже одномерных структур. Что было сделано учеными из Пенсильвании, позволяет упаковывать кубитов в трех измерениях и сохраняет все способности контролировать свое квантовое состояние.
Для того, чтобы создать трехмерную матрицу кубитов ученые создали сетку-захват световых лучей, в узлах которой находятся атомы (кубиты, эта сеть состоит из пяти слоев, как сэндвич, состоящий из пяти кусочков хлеба. Каждый из слоев расположен на 25-атомы, которые были в определенном месте. В результате, ученые могут превратить кубический область пространства, в которой равномерно 125 атомов. В данном случае, как и кубит, ученые использовали электрически нейтральных атомов цезия, каждая из которых находится в состоянии квантовой суперпозиции.
Помимо основной решетки ловушку, ученые создали дополнительный сетевой лучей лазерного света с немного другими параметрами, которые производят энергию для перекачивания отдельных атомов, что эквивалентно разрешению одной ячейки в массиве обычной памяти компьютера. И воздействие узконаправленным лучом микроволнового излучения позволяет изменять квантовое состояние каждого атома в отдельности. Но, самое интересное, что ученым удалось рассчитать и подобрать такие параметры лазерного излучения и СВЧ-излучения, в то, что их частоты, интенсивности и т. д. повлияли абсолютно никак не влияет на квантовые состояния кубитов, только суммарный эффект от всех вышеперечисленных факторов.
Проводя эксперименты с трехмерной создается матрица из кубитов, ученые изменения состояния атомов в отдельных слоях, так что они образуют символы Р, S и U, которые являются первыми буквами имени университета Пенсильвании. «В результате мы получили высокоточный высокочастотный квантовый компьютер», — говорит профессор Вайс, «теперь мы в состоянии изменить и читать квантового состояния атомов с точностью до 99,7 процента, но в будущем мы постараемся увеличить эту цифру до 99,99% вверх».
В дополнение к увеличению точности, ученые планируют чуть позже, чтобы произвести квантовой запутанности волновых функций отдельных кубитов. В этом случае изменение состояния одного квантового бита будут немедленно отражаться в изменении состояния других запутанных кубитов. «Это «сложные» отношения между кубитами и является одним из важнейших компонентов для технологий квантовых вычислений», — говорит профессор Вайс, «в ближайшем будущем мы планируем реализовать метод, чтобы запутать или размыкания каждого из атомов решетки для любого другого атома. А это, в свою очередь, означает создание универсального программируемого квантового процессора.»
Опубликовано в рубрике