Quantum Computers: MIT og Harvard Tættere med "Quantum Simulator"

Kvantecomputere er den hellige gral fra det 21. århundrede, da deres kvanteværdighed ville lade dem holde oplysninger og løse problemer så meget mere komplekse end noget, selv dagens bedste supercomputere kan klare.

Som de rapporterer onsdag i to papirer udgivet i Natur, forskere ved Harvard, Massachusetts Institute of Technology og University of Maryland har ikke helt skabt en kvantecomputer i al sin herlighed, men de er blevet temmelig forbandede. De har i stedet bygget hvad der er kendt som en kvantesimulator. Det mangler den næsten uendelige alsidighed i en kvantecomputer, men den anvender kvanteprincipper til at løse meget specifikke problemer.

Så hvad ville det tage for dette system at blive betragtet som en kvantecomputer? Harvard professor Mikhail Lukin, medansvarlig for et af papirerne, fortæller Inverse problemet er tredobbelt.

"Vi ville skulle øge antallet af qubits til rådighed, forbedre sammenhængen eller reducere fejlen af ​​disse qubits og øge niveauet af programmerbarhed af systemet, så det kan løse et større antal problemer," siger han.

Forskerne var i stand til at indfange og manipulere 51 individuelle atomer eller qubits for at skabe en kvantesimulator. Det er det største sæt qubits nogensinde samlet til en sådan simulator. I stedet for ladede ionpartikler var forskerne de første til at bruge neutrale atomer med identiske egenskaber. I modsætning til ioner afstår ikke neutrale atomer. Dette gjorde det muligt at samle en så stor gruppe qubits sammen.

Qubits er de underliggende enheder, der gør quantum computing mulig. I en standardcomputer lagres alle de tweets du skriver, som binære eller en række nul eller en. I en kvantecomputer lagres data i qubits, som kan være alt fra en foton, elektron eller kerner.

En smule skal være enten et eller et nul, mens en qubit kan være en og nul på samme tid. Ja, det er meget ubeslutsomt, men giver kvantecomputere mulighed for at gemme eksponentielt flere data end binære maskiner. De 51 atomer forskerne var i stand til at fange kunne repræsentere over 2 quadrillion værdier. Tillade videnskabsmænd at løse optimeringsproblemer som den rejseforhandlerproblem og simulere fysikfænomener, som de ellers ikke kunne.

"Disse interaktioner studeres er kvantemekaniske af natur," sagde Alexander Keesling en Ph.D. studerende og medforfatter af undersøgelsen i en erklæring. "Hvis du forsøger at simulere disse systemer på en computer, er du begrænset til meget små systemstørrelser, og antallet af parametre er begrænset. Hvis du laver systemer større og større, vil du hurtigt løbe tør for hukommelse og computerkraft for at simulere det på en klassisk computer. Vejen rundt om det er faktisk at opbygge problemet med partikler, der følger de samme regler som det system, du simulerer - det er derfor, vi kalder dette en kvantesimulator."

Lukin fortæller Inverse der er ingen tidsramme for, hvornår kvantecomputere bliver en realitet, men denne forskning som givet forskere evnen til at snyde med ting, der var helt ude af rigdommen af ​​de computere, vi bruger i dag. Dette åbner døren for yderligere at forstå de intricacies i verden, vi lever på en helt ny måde.

Forskere vil bygge en kvantecomputer på størrelse med en fodboldbane.