Американские ученые из Университета штата Пенсильвания (Pennsylvania State University) создали устройство, с помощью которого можно задерживать сотни атомов, размещать их в трехмерной сетке и работать с каждой частицей по отдельности. По словам авторов проекта, подобная разработка на шаг приблизила ученых к созданию квантового компьютера.
Оптическая решетка, в которой можно удержать 250 отдельных атомов цезия, создается тремя лазерными лучами, направленными в перпендикулярных направлениях. Каждый атом как бы попадает в отдельную ячейку этой решетки. Его состояние можно зарегистрировать и изменить независимо от атомов в других ячейках. Ученым удалось выполнить фотографии отдельных слоев решетки.
Квантовый компьютер оперирует с так называемыми квантовыми битами (кубитами). Кубит представляет собой не просто логический ноль или логическую единицу - он может принимать два этих значения одновременно. Таким образом, с ростом количества использующихся квантовых битов число обрабатываемых одновременно значений увеличивается в геометрической прогрессии. В частности, два кубита содержат четыре возможных значения, три кубита - восемь и так далее. Величина квантового бита определяется спином электрона. Компьютеры на квантовом принципе в решении некоторых задач имеют огромное преимущество по сравнению с классическими.
Впрочем, чтобы использовать кубиты для вычислений ученым необходимо найти способ создавать из частиц своеобразный массив. Дэвид Вайс, Карл Нелсон и Ксяо Ли сумели сделать нечто подобное. Для захвата частиц ученые использовали оптическую решетку в которой при помощи трех лазеров удалось "запереть" 250 атомов цезия. Стоит отметить, что одномерные и двумерные решетки, содержащие миллионы частиц, ученые создавали и ранее, однако они не позволяли работать с каждым атомом индивидуально, что необходимо для создания квантового компьютера.
Следующим шагом, который намерены предпринять исследователи, станет попытка возбуждения отдельных атомов мощным лазером, чтобы перевести атомы в так называемое «спутанное» состояние. Каждый атом в «спутанном» состоянии станет «кубитом» – единицей хранения информации в квантовом компьютере. Если это удастся, ученые получат прототип квантового компьютера с объемом памяти 250 кубит. Это может стать настоящим прорывом: сегодня квантовые компьютеры строятся не более чем на двух кубитах.
ОСНОВНОЕ
