Квантовые вычислительные системы, которые создаются в настоящее время в исследовательских целях и которые являются предшественниками будущих универсальных квантовых компьютеров, строятся практически по единой схеме. В их основе лежат квантовые биты, кубиты, созданные на базе ионов, атомов или элементов электронных сверхпроводящих схем. Эти кубиты помещаются в состояние квантовой суперпозиции и взаимодействуют друг с другом посредством явления квантовой запутанности. А управление состоянием кубитов, считывание из них информации и их запутывание производится при помощи электрических сигналов, микроволновых лучей, фотонов света и другими способами, согласно заложенной в компьютер программе.
Совершенно иной принцип построения квантового компьютера предложили ученые-физики из Института теоретической атомной, молекулярной и оптической физики (Institute for Theoretical Atomic, Molecular and Optical Physics, ITAMP) Центра астрофизики Гарварда-Смитсона (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, CfA). Основой такого квантового компьютера будет являться единственный атом, а в качестве носителей информации и квантовых битов будут выступать фотоны света.
Но, для того, чтобы такой квантовый компьютер смог работать потребуется, чтобы фотоны света начали взаимодействовать друг с другом, чего очень сложно добиться в обычных условиях. Ученые предлагают построить всю работу квантового компьютера на взаимодействии фотонов с их же зеркальными отражениями. Фотоны, излученные “центральным” атомом, отражаются от специального зеркала и становятся способными снова взаимодействовать с атомом с очень малой временной задержкой.
Величина этой задержки является следствием объединения волновых функций исходного и отраженного фотонов. Этот процесс настолько сложен математически, что подробно описывать его не имеет ни малейшего смысла. Но ученые утверждают, что за счет такого взаимодействия фотонов и объединения их волновых функций можно реализовать квантовые вычисления любого уровня сложности.
Результаты этих вычислений получить достаточно легко, просто измеряя параметры излучаемых атомом фотонов света. Данные теоретические исследования представляют собой не просто очередной прорыв в области квантовой оптики и информатики, они открывают совершенно новую область, в которой скрывается целый ряд новых технологий.
Такая квантовая система на базе одного атома может быть создана достаточно просто, для этого у людей уже имеются все необходимые материалы и технологии. Это, в свою очередь, позволяет надеяться на скорое появление столь необычных квантовых вычислительных систем, новых сверхвысокоточных датчиков и многого другого.
Понравилась статья? Тогда поддержите нас, поделитесь с друзьями и заглядывайте по рекламным ссылкам!