Ακόμη ένα βήμα προς τη δημιουργία κβαντικών υπολογιστών
Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Γέιλ ανακάλυψαν ένα νέο τρόπο αξιοποίησης σημάτων μικροκυμάτων που θα βοηθήσει το μακροπρόθεσμο στόχο για την ανάπτυξη του πρώτου κβαντικού υπολογιστή, ένα πανίσχυρο εργαλείο που θα φέρει επανάσταση στην επεξεργασία της πληροφορίας και την καθημερινή μας ζωή με την άνευ προηγουμένου ταχύτητα και ισχύ του.
Όπως οι σύγχρονοι υπολογιστές, έτσι και οι κβαντικοί υπολογιστές θα πρέπει να έχουν τη δυνατότητα λήψης, αποθήκευσης και επεξεργασίας πληροφοριών, ώστε να εκτελούν υπολογισμούς. Όμως η εύθραυστη φύση της κβαντικής πληροφορίας (η οποία υφίσταται ως “0”, “1” ή και τα δύο ταυτόχρονα), θέτει προς το παρόν αξεπέραστες δυσκολίες. Τώρα, μία νέα έρευνα από φυσικούς του Γέιλ αναφέρει μία σημαντική πρόοδο στην ανάπτυξη μηχανισμών μνήμης.
Η έρευνα, η οποία δημοσιεύθηκε στο τελευταίο τεύχος του επιστημονικού περιοδικού Nature, περιλαμβάνει φωτόνια, τις μικρότερες μονάδες σημάτων μικροκυμάτων, τα οποία μπορούν να λειτουργήσουν ως μνήμη του κβαντικού υπολογιστή, όπως οι μνήμες RAM ενός σύγχρονου υπολογιστή.
Τα φωτόνια μπορούν να συγκρατήσουν και να μεταφέρουν κβαντική πληροφορία για μεγάλο χρονικό διάστημα, διότι κατά κανόνα αντιδρούν πολύ αδύναμα με το μέσο στο οποίο μεταφέρονται, για παράδειγμα ομοαξονικά καλώδια ή αέρας. Η αδυναμία αυτών των αλληλεπιδράσεων αποτρέπει την απορρόφηση των φωτονίων από το μέσο μεταφοράς και διατηρεί την κβαντική πληροφορία, αφού αυτή κωδικοποιηθεί.
Οι ερευνητές αναφέρουν πως κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα τεχνητό μέσο στο οποία φωτόνια απωθούν φωτόνια, γεγονός που δίνει τη δυνατότητα αποτελεσματικής και μη καταστρεπτικής κωδικοποίησης, καθώς και επεξεργασίας των κβαντικών πληροφοριών.
«Το πείραμα μάς έδειξε ότι μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα μέσο το οποίο μας επιτρέπει να επεξεργαζόμαστε την φωτονική κατάσταση χωρίς να απορροφά τα φωτόνια και να καταστρέφει την κβαντική πληροφορία που φέρουν», δήλωσε ο Γκέρχαρντ Κίρχμαϊρ, μέλος της ερευνητικής ομάδας υπό τον καθηγητή Σέλκοπφ και συγγραφέας της δημοσίευσης.
«Το γεγονός αυτό δημιουργεί μία πηγή για καινοφανείς κβαντικές καταστάσεις χωρίς τη χρήση πολύπλοκων μηχανισμών ελέγχου και ταυτόχρονα απλοποιεί ορισμένους αλγόριθμους κβαντικών υπολογισμών. Στο εγγύς μέλλον θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένα από τα απαραίτητα συστατικά για την κατασκευή ενός κβαντικού υπολογιστή», πρόσθεσε.
Το τεχνητό μέσο αποτελείται από ένα υπεραγώγιμο qubit (το κβαντικό ανάλογο του bit) συζευγμένο σε ένα αντηχείο. Τα επόμενα πειράματα της ομάδας επικεντρώνονται στην ενεργοποίηση και απενεργοποίηση αυτού του μηχανισμού κατά βούληση.
