Atomska mreža za RAM i CPU kvantnog računala

Istraživači sa Sveučilišta u Chicagu demonstrirali su ključnu tehnologiju koja bi mogla pomoći u skaliranju kvantnih računala i upotrijebili je za stvaranje modela s rekordnih 512 kubita. Tim je kombinirao atome dvaju elemenata u niz, tako da se jednom vrstom atoma može manipulirati u isto vrijeme bez ometanja susjeda.

Kvantna računala su uređaji koji izvode izračune i pohranjuju informacije koristeći prednosti bizarnog područja kvantne fizike, uključujući fenomene poput superpozicije i isprepletenosti. Zahvaljujući tome, kvantna računala su spremna nadmašiti tradicionalna računala za nekoliko redova veličine, ali njihova nestabilnost otežava njihov razvoj i povećanje količine kubita.

Jedna od najperspektivnijih struktura kvantnog računala sastoji se od niza atoma koji služe kao kubiti, a svaki se drži na mjestu pomoću laserskih zraka. Obično su atomi u tim nizovima isti element, što im omogućuje da budu upleteni u veliku skupinu. Problem je u tome što to otežava manipuliranje bilo kojim pojedinačnim atomima bez ometanja njihovih susjeda, što znači da mjerenje podataka može uništiti cijeli sustav.

Za novu studiju, znanstvenici su eksperimentirali sa stvaranjem niza atoma dvaju različitih elemenata, rubidija i cezija. Postavljanjem u izmjenični uzorak, svaki atom može biti okružen atomima drugog elementa, što znači da se bilo koji zadani kubit može mjeriti s minimalnim ometanjem njegovih susjeda.

Istraživači kažu da ova tehnika ima niz prednosti. Budući se svaki od elemenata može kontrolirati neovisno, jedna vrsta atoma može se koristiti kao memorija dok druga izvodi izračune, što ih čini donekle analognim RAM-u i CPU-u.

"Kada izvodite ove eksperimente s pojedinačnim atomima, u nekom trenutku gubite atome", rekao je Hannes Bernien, vodeći istraživač studije. "A onda uvijek morate ponovno inicijalizirati svoj sustav tako što ćete prvo napraviti novi, hladni oblak atoma i čekati da pojedini opet budu zarobljeni laserima. Ali zbog ovog hibridnog dizajna možemo zasebno eksperimentirati s tim vrstama. Možemo raditi eksperiment s atomima jednog elementa, dok osvježavamo ostale atome, a zatim se mijenjamo tako da uvijek imamo kubite na raspolaganju."

U dosadašnjim testovima tim je pokazao mrežu s impresivnim opsegom od 256 atoma cezija i 256 atoma rubidija. S ukupno 512 atoma, to ga čini najvećim računalnim sustavom kubita, čime se nadmašuje IBM-ov Eagle procesor sa 127 kubita.

Međutim, razlika je u tome što je Eagle komercijalno dostupan procesor, dok je nova hibridna mreža zasad samo prototip i još nema sve potrebne komponente da bi se mogla nazvati kvantnim računalom, no znanstvenici kažu da bi prikazana tehnika mogla biti korisna u izgradnji snažnijih i stabilnijih kvantnih računala.

Istraživanje je objavljeno u časopisu Physical Review X i možete ga pronaći na ovoj poveznici.