Quantum Computers: MIT en Harvard worden dichterbij met "Quantum Simulator"

Kwantumcomputers vormen de heilige graal van de 21ste-eeuwse techniek, omdat hun kwantumvreemdheid hen in staat zou stellen informatie vast te houden en problemen op te lossen die zo veel complexer zijn dan wat zelfs de beste supercomputers van vandaag aankunnen.

Zoals ze woensdag melden in twee artikelen gepubliceerd in Natuur, onderzoekers van Harvard, Massachusetts Institute of Technology en de University of Maryland hebben niet echt een kwantumcomputer in al zijn glorie gecreëerd, maar ze zijn behoorlijk in de buurt gekomen. Ze hebben in plaats daarvan gebouwd wat bekend staat als een kwantumsimulator. Het mist de bijna oneindige veelzijdigheid van een kwantumcomputer, maar het gebruikt kwantumprincipes om zeer specifieke problemen op te lossen.

Dus wat zou er precies nodig zijn om dit systeem als een kwantumcomputer te beschouwen? Harvard Professor Mikhail Lukin, de co-leider van een van de kranten, vertelt omgekeerde de kwestie is drievoudig.

"We zouden het aantal beschikbare qubits moeten verhogen, de samenhang verbeteren, of de fout van deze qubits verminderen, en het programmeerniveau van het systeem verhogen, zodat het in staat is om een ​​groter aantal problemen op te lossen", zegt hij..

De onderzoekers waren in staat om 51 individuele atomen, of qubits, vast te leggen en te manipuleren om een ​​kwantumsimulator te creëren. Dat is de grootste verzameling qubits die ooit voor een dergelijke simulator is samengesteld. In plaats van geladen ionendeeltjes, gebruikten de onderzoekers als eerste neutrale atomen met identieke eigenschappen. Anders dan ionen stoten neutrale atomen niet af. Dit maakte het mogelijk om zo'n grote groep qubits bij elkaar te brengen.

Qubits zijn de onderliggende eenheden die quantumcomputing mogelijk maken. In een standaardcomputer worden alle tweets die u typt opgeslagen als binair of een reeks van nullen of enen. In een kwantumcomputer worden gegevens opgeslagen in qubits die van alles kunnen zijn, van een foton, elektron of kern.

Een beetje moet ofwel een een of een nul zijn, terwijl een qubit een kan zijn en nul op hetzelfde moment. Ja, dat is zeer besluiteloos, maar kwantumcomputers kunnen exponentieel meer gegevens opslaan dan binaire machines. De 51 atomen die de onderzoekers konden vangen, kunnen meer dan 2 quadriljoenwaarden vertegenwoordigen. Wetenschappers toestaan ​​om optimalisatieproblemen zoals het reizende verkoopprobleem op te lossen en natuurkundige verschijnselen te simuleren die ze anders niet zouden kunnen hebben.

"Deze interacties die worden bestudeerd zijn kwantummechanisch van aard," zei Alexander Keesling een Ph.D. student en co-auteur van de studie in een verklaring. "Als u deze systemen op een computer probeert te simuleren, bent u beperkt tot zeer kleine systeemgroottes en is het aantal parameters beperkt. Als je systemen groter en groter maakt, heb je heel snel onvoldoende geheugen en rekenkracht om het op een klassieke computer te simuleren. De manier om dit te omzeilen is om het probleem daadwerkelijk op te bouwen met deeltjes die dezelfde regels volgen als het systeem dat je simuleert - daarom noemen we dit een kwantumsimulator."

Lukin vertelt omgekeerde er is geen tijdschema voor wanneer quantumcomputers werkelijkheid zullen worden, maar dit onderzoek geeft wetenschappers de mogelijkheid om te knoeien met dingen die volledig buiten het bereik van de computers liggen die we tegenwoordig gebruiken. Dit opent de deur naar een beter begrip van de fijne kneepjes van de wereld waarin we leven op een geheel nieuwe manier.

Wetenschappers willen een quantumcomputer ter grootte van een voetbalveld bouwen.