Брзи рачунари промениће свет

Квантни бит, за разлику од обичног, може истовремено да означава и нулу и јединицу. Можда вам то не значи пуно, али захваљујући том достигнућу, за десетак година ћемо имати супербрзе рачунаре, тврде истраживачи са државног Института за стандарде и технологије у Болдеру, у Колораду.

Тим истраживача је успео да обави вишеструке рачунске операције на квантним битовима, који су значајан корак ка изради квантних рачунара. Како се информације данас записују у дигиталном облику, односно попут низова нула и јединица где један бит представља или нулу или јединицу, чињеница да квантни битови истовремено означавају и нулу и јединицу представља значајан помак.

Претходних деценија научници су остваривали константан напредак на пољу квантних технологија, па су успели да складиште податке или обаве логичке задатке помоћу квантних битова. Али рад истраживачке екипе с америчког Института први пут обједињава више битних ствари у један процес. Цео процес се састоји од довођења јона у одређено стање, складиштења квантних битова у њему, затим обављања логичких операција на једном или два бита, па преноса тих информација на друге локације и, на крају, очитавања података са сваког појединачног бита. Битно је да су истраживачи доказали могућност обављања логичких операција једне за другом у оквиру истог експеримента.

– Велики је успех што смо стигли и до ове фазе, која представља наредни корак ка изради квантног рачунара – каже Дејв Вајнленд, главни истраживач на пројекту.

Његов тим је успео да у низу обави пет квантних логичких операција и десет преноса података, док су јони остали у истом стању, што је најтежи део посла јер их је лако избацити из припремљеног стања. Другим речима, научници су пазили да квантни битови не изгубе својства нула и јединица док се манипулише њиховим јонима.

Иако су научници широм света покушавали да на различите начине креирају квантне битове, у Институту су за то искористили јоне берилијума ускладиштене у такозване јонске замке. Наиме, ласерима се контролише енергетско стање јона тако што се променом таласне дужине светлости ласера мења и наелектрисаност јона. Сходно енергетској стабилности јона и њиховим интеракцијама, процењује се колико ће операција рачунар моћи да обавља.

Један од проблема јесте и то што се јони загревају након обављања само једне логичке операције. Када се то једном деси, квантни битови се не могу више одржати као нуле и јединице. Ипак, тај проблем су успели да реше додавањем јона магнезијума, које други сет ласера хлади. Охлађени јони магнезијума се, пак, користе да би охладили јоне берилијума и тако их одржали у стабилном стању. Као да све то није довољно, па приликом понављања операција у квантном рачунару истраживачи морају да воде рачуна да јоне из енергетског стања не избаце и јака магнетна поља.

– Како би премостили тај проблем, јоне доводимо у одређено енергетско стање у којем остају тренутно неосетљиви на магнетна поља. То стање траје око 15 секунди, што је сасвим довољно за обављање низа операција дугих по милисекунду – каже Џонатан Хоум, један од чланова истраживачког тима.

Према речима професора Ајзака Чуанга са престижног МИТ-а, резултати овог експеримента представљају темељ будућих квантних рачунара.

Током експеримента, научници су истовремено радили са два квантна бита. Максимални број битова коришћен за обављање операција је десет, а да би надмашили брзину модерних рачунара, мораће да истовремено обављају операције на 30 или више бита, што је вероватно тек за десетак година, тврди Хоум. У експерименту је остварена прецизност операција од 94 одсто, што по њима није довољно, јер ће квантни рачунари морати да постигну тачност од 99,99 одсто.