Работа мощнейших вычислительных машин будущего — квантовых компьютеров − зависит от множества факторов. Один из них — это количество одновременно функционирующих квантовых систем. Учёные по всему миру работают над созданием так называемых квантовых кластеров, и самый крупный из них на сегодняшний день удалось создать аспиранту-физику из Австралийского национального университета Сейдзи Армстронгу (Seiji Armstrong).

Вместе с командой учёных из Токио Армстронг побил мировой рекорд: "Чем больше квантовых систем в кластере, тем мощнее будет компьютер. Ранее исследователям удавалось сосредоточить не более 14 таких систем, мы же подняли эту цифру до 10 тысяч", — рассказывает Армстронг.

Каждая из этих квантовых систем кодирует информацию в квантовые биты — кубиты. Они похожи на обычные единицы бинарного кода, но являются гораздо более функциональными, поскольку один и тот же бит может быть "единицей" и "нулём" одновременно.

"Представьте себе, что держите в руках монетку. У неё две стороны — орёл и решка. Когда вы подбрасываете её, в воздухе монетка несёт информацию об обеих сторонах сразу, но, когда она упадёт на вашу руку, и вы на неё посмотрите, то получите информацию лишь об одной стороне. Приблизительно по такому же принципу функционируют и кубиты — вы не знаете, в каком состоянии они находятся до тех пор, пока не измерите их", — поясняет Армстронг в пресс-релизе.

В действительности всё немного сложнее. Способность частицы быть сразу в двух или нескольких состояниях одновременно называется квантовой суперпозицией.

Организация большого числа кубитов в кластере позволяет достичь огромной вычислительной мощности компьютера. По словам Армстронга, потенциальных применений его достижению может быть масса. Исследователи говорят, что квантовые кластеры можно использовать для строительства сетей квантовой связи с очень быстрыми, но в то же время очень безопасными и мощными линиями электропередачи.

"На обычном компьютере на 1000 бит вы сможете решать ряд простейших задать. Квантовый компьютер на 1000 кубит справится с такими вычислениями, которые обычным компьютерам, даже самым мощным, просто не под силу", — рассказывает Армстронг.

Талантливый аспирант начал работу над своим проектом, когда прибыл в Токийский университет, получив стипендию от премьер-министра страны. Исследовательской группой руководит эксперт в области квантовой оптики Акира Фурусава (Akira Furusawa).

Результаты исследования физики изложили в статье, опубликованной в журнале Nature Photonics.

Источник