Hella
16 °C
28 °C

Elkészült a világ első kvantumszámítógépe

2009.11.17. 11:35 Módosítva: 2009-11-17 11:40:46
Működik a világ első általánosan programozható kvantumszámítógépe, de javítani kell az optikai hardverek pontosságát, hogy a gépre valódi munkát is rábízhassanak.

Jelenlegi számítógépeink 0 vagy 1 értékű biteken tárolják az adatokat, és a csipekben lévő logikai kapuk dolgozzák fel az információkat. Ezzel szemben a kvantumszámítógépekben úgynevezett qubitek vannak, amelyek több adatot tárolnak, mint hagyományos gépek bitjei. Az információk feldolgozása is másképp történik, a kvantumgépekben lézeres impulzusok végzik el a logikai műveleteket. A kvantumszámítógépek sok területen, például a titkosításban, jobban teljesítenek a hagyományos számítógépeknél.

David Hanneke a kutatócsoport vezetője
David Hanneke a kutatócsoport vezetője

Már nyár elején elkészült a világ első kvantumprocesszora, amely két qubit feldolgozására képes. Ebben a kísérleti eszközben berillium ionok tárolták az adatokat. Ahhoz, hogy a rendszer számítógépként működjön, kellett találni olyan lézeres impulzusokat, amelyek a bevitt adatok feldolgozására veszik rá a berilium ionokat. Egy másik lézert pedig úgy kellett beállítani, hogy le tudja olvasni a számítások eredményét.

Tehát már eddig is léteztek olyan kvantumrendszerek, amelyek konkrét algoritmusokat el tudtak végezni, de mostanáig senki sem épített olyan eszközt, amely általánosan programozható.

Az új eszköz egy aranymintás alumínium lemez, amin egy nagyjából 200 mikrométeres elektromágneses csapdában négy iont tartanak fogva: két magnéziumot, és két berilliumot. A magnéziumionok csupán az eszköz stabilitásáról gondoskodnak.

Végtelen számú két qubites művelet van, azért a kutatócsoport véletlenszerűen kiválasztott közülük százhatvanat, hogy bemutassa a processzor általános felhasználhatóságát. Minden egyes kísérletben 31 különféle, lézeresen kódolt logikai kapuval csaptak le a két qubitre. Ezek közt voltak egy qubites logikai kapuk, amelyeknek csak az egyik ionnal kellett kapcsolatba lépniük, és voltak két qubites logikai kapuk. A kutatók a mágneses csapdát körülvevő arany elektródákkal szabályozták, hogy mennyi ion vegyen részt a műveletekben.

A kutatócsoport mind a százhatvan programot kilencszázszor lefuttatta, és összehasonlították az eredményeket az elméleti jóslataikkal. Ezzel kimutatták, hogy a processzor a terveik szerint működött, de sajnos baj volt a pontossággal. Mindegyik kapu több mint 90 százalékos pontosságú, de összességében csupán 79 százalék volt a rendszer pontossága. Ennek az oka szerencsére ismert, a kvantumgép a lézerimpulzusok intenzitásának a változása miatt pontatlan.

Ha élesben is használni akarják a kvantumszámítógépet, akkor a megbízhatóságnak 99,99 százalék közelébe kell kerülnie. Ha sikerül javítani a lézereket és az optikai hardvert, akkor az új csip fontos része lehet egy használható kvantumprocesszornak.