Създадоха първия препрограмиращ се квантов компютър

31/08/2016, 14:38

Автор Димитър Мартинов, 24chasa.bg

Първият препрограмиращ се квантов компютър бе създаден от група учени от Университета в Мериленд. Технологията може да ускори многоочакваната ера на супермашините, които според изследователите ще помогнат на академиците в сложни симулации и ще дадат бързи и точни отговори на заплетени уравнения, пише 24chasa.bg.

Предишни изследвания доказаха, че квантовите компютри могат едновременно да изчислят повече задачи в секунда, отколкото е броят на атомите във Вселената. Така тези машини се справят милиарди пъти по-бързо от стандартните компютри. Например разбиват сложни кодове, които биха отнели на обикновен компютър повече време, отколкото е животът на Слънцето (10 млрд. г.).

Работата на квантовите компютри се основава на странната, сюрреалистична природа на квантовата физика. Областта предполага, че атомите и другите фундаментални частици във Вселената могат да съществуват в състояние на квантова суперпозиция. Тя е основен принцип на квантовата механика, според който частица, например електрон, съществува частично във всичките си теоретично възможни състояния едновременно, а когато се измерва или наблюдава, дава резултат, кореспондиращ на само една възможна конфигурация. Именно тази суперпозиция прави квантовите компютри абсолютно различни от традиционните.

Те записват информацията като единици или нули - бинарни числа, познати като битове. Бинарните числа наподобяват ключ на лампа, който или е в положение включен, или изключен. Квантовите компютри, от друга страна, използват квантови битове (кюбити), които са в суперпозиция - включени и изключени. Те са нули, единици и нули и единици едновременно. Именно това позволява на кюбита да изпълнява две действия едновременно. Много изследователски групи създават малки, но функционални квантови компютри.

Тези устройства обаче са специализирани да работят по един-единствен алгоритъм или набор от стъпки и не могат да получават нови задачи. “Досега не е имало платформа за квантов компютър, която има капацитета да програмира нови алгоритми в системата си. Обикновено те се целят в конкретна задача”, казва Шантану Дебна, водещ автор на изследването. Той е квантов физик и оптичен инженер в университета в Мериленд. Дебна и колегите му са първите, разработили напълно програмиращ и препрограмиращ се квантов компютър, в който могат да се задават нови алгоритми. Новото устройство е направено от 5 кюбита.

Всеки от тях е йон итербий, или електрически заредена частица, заклещена в магнитно поле. Учените използват лазери, за да манипулират тези йони, като променят заряда им. Изследователите могат да програмират и препрограмират квантовия компютър с различни алгоритми. Те са тествали устройството с три алгоритъма, които според предишни изследвания не затрудняват квантовите компютри. Първият е на Дойч и Джози и се използва за пробване възможностите на квантовите компютри. С алгоритма на Бернщайн и Вазирани се проверяват грешките.

Последният алгоритъм - квантовата трансформация на Фурие, е елемент в приложението на разбиването на кодове при квантовите компютри. Първите два алгоритъма са имали успеваемост съответно в 95% и в 90% от случаите. При квантовата трансформация на Фурие - едно от най-сложните квантови изчисления, резултатността е над 70%.

В бъдеще авторите на проекта ще тестват още алгоритми на машината, казва Дебна. “Искаме тази система да служи за пробна на предизвикателствата пред мултикюбитовите операции и да намерим начин да ги подобрим”, пише ученият в труда си.