Komputery kwantowe o krok bliższe rzeczywistości

wtorek, 08 marca 2011 09:17

W ostatnich latach komputery kwantowe straciły nieco na atrakcyjności. Aczkolwiek

nowy algorytm kwantowy, który pokazuje, w jaki sposób można by wykorzystać

komputer kwantowy do symulowania złożonego systemu cząstek wchodzących ze sobą

w interakcje, budzi nadzieje, że niektóre z barier blokujących szersze zastosowanie

informatyki kwantowej mogą zostać niedługo usunięte.

Badania, których wyniki zaprezentowano w czasopiśmie Nature, zostały częściowo

dofinansowane ze środków unijnych za pośrednictwem projektów QUERG (Splątanie kwantowe

i grupa renormalizacyjna) i QUEVADIS (Inżynieria kwantowa przez rozpraszanie). Projekt

QUERG otrzymał ponad 1,2 mln EUR od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERBN) z

tematu "Pomysły" Siódmego Programu Ramowego (7PR), a projektowi QUEVADIS przyznano

10 mln EUR z tematu "Technologie informacyjne i komunikacyjne" 7PR.

Technologia kwantowa wykorzystuje dziwne właściwości materii w ekstremalnie małych

skalach. Podczas gdy bit w tradycyjnym komputerze może być albo "1" albo "0", bit kwantowy -

inaczej kubit - może być "1" i "0" jednocześnie. Dwa kubity mogą mieć jednocześnie cztery

wartości, trzy kubity osiem i tak dalej.

W odpowiednich warunkach wykonywanie obliczeń za pomocą bitów kwantowych odpowiada

przeprowadzaniu wielu równoległych obliczeń klasycznych. Niemniej odpowiednie warunki

występują znacznie rzadziej niż to na początku zakładali naukowcy.

"Pierwotny impuls do budowy komputera kwantowego dał Richard Feynman, który wyobraził

sobie maszynę zdolną do symulowania uniwersalnych, kwantowych systemów mechanicznych -

zadanie uważane za niewykonalne dla tradycyjnych komputerów" - czytamy w artykule.

W ciągu ostatniej dekady w laboratoriach powstawały komputery kwantowe wyposażone w 12

lub 16 kubitów, ale informatyka kwantowa jest tak młodą dziedziną, a jej fizyka tak sprzeczna z

intuicją, że naukowcy nadal pracują nad teoretycznymi narzędziami, aby móc objąć ją

koncepcyjnie.

By lepiej zrozumieć fizykę systemu kwantowego cząstek wchodzących ze sobą w interakcje,

naukowcy z Austrii, Kanady i Niemiec podjęli próbę sprawdzenia, w jaki sposób zmiany, którym

podlega system kwantowy można by odtworzyć w uniwersalnym komputerze kwantowym. W

tym celu podjęli poszukiwania kwantowej wersji klasycznego algorytmu Metropolisa.

Algorytm nazwany od nazwiska fizyka Nicholasa Metropolisa, członka grupy, która go

opracowała i przedstawiła w 1953 r. nie znalazł praktycznego zastosowania, aż do momentu

pojawienia się pierwszych komputerów. Klasyczna wersja tego algorytmu wykorzystywała mapy

stochastyczne, które zbiegały się (przez wiele iteracji) do stanu równowagi.

1 / 2

Komputery kwantowe o krok bliższe rzeczywistości

wtorek, 08 marca 2011 09:17

W kwantowej wersji algorytmu Metropolisa zespół wykorzystał natomiast w pełni dodatnie mapy

amplitud prawdopodobieństwa, chociaż wiązało się to z wprowadzeniem kilku problemów,

zwłaszcza zmian fazy kwantowej, które mogą prowadzić do niedokładnych obliczeń.

Jednakże wprowadzenie nowego algorytmu kwantowego może mieć dalekosiężne

zastosowania w dziedzinie chemii, skondensowanej materii i fizyki wielkich energii, w których do

tej pory równanie Schrödingera pozostaje nierozwiązane w przypadku złożonych systemów

wielu cząstek wchodzących ze sobą w interakcje.

"Chociaż wprowadzenie tego algorytmu do kompletnych, kwantowych problemów

wielociałowych może pozostawać poza zasięgiem dzisiejszych możliwości technologicznych,

algorytm jest skalowalny do takich rozmiarów systemu, jaki są interesujące w kontekście

rzeczywistych symulacji fizycznych" - twierdzą naukowcy.

Źródło:

Cordis

2 / 2