Znajdź zawartość

Przeprowadzono testy pierwszego uniwersalnego, programowalnego komputera kwantowego. Odbyły się one w warunkach laboratoryjnych i ujawniły sporo problemów, które muszą zostać rozwiązane, zanim tego typu komputer pojawi się poza laboratorium. Podczas testów prowadzonych przez zespół Davida Hanneke użyto urządzenia skonstruowanego przez amerykański Narodowy Instytut Standardów i Technologii (NIST). Maszyna wykonuje obliczenia na dwóch kubitach (kwantowych bitach). Obliczenia kwantowe były wykonywane już wcześniej, jednak dotychczas udawało się je przeprowadzać tylko dla pewnych specyficznych algorytmów. Teraz amerykańscy naukowcy pokazali, w jaki sposób wykonywać każdy rodzaj kwantowych obliczeń za pomocą tego samego urządzenia. Jego sercem jest pokryta złotem płytka aluminium. Umieszczono na niej elektromagnetyczną pułapkę o średnicy 200 nanometrów, w której uwięziono dwa jony magnezu i dwa berylu. Magnez działa jak rodzaj "zamrażarki", eliminując niepożądane wibracje i utrzymując stabilność systemu jonów. Całość uzupełniały lasery, w których świetle zakodowano kwantowe bramki logiczne. Seria impulsów z zakodowanymi bramkami trafia w jony, a wyniki są odczytywane przez inny laser. Spośród nieskończonej liczby operacji, które można przeprowadzić na dwóch kubitach, wybrano 160 przypadkowych, by sprawdzić uniwersalny charakter komputera. Podczas każdej z operacji oba jony berylu były ostrzeliwane impulsami lasera, w których zakodowano 31 różnych bramek logicznych. Każdy ze 160 programów został uruchomiony 900 razy. Uzyskane wyniki porównano z teoretycznymi wyliczeniami i okazało się, że maszyna pracuje tak, jak to przewidziano. Stwierdzono, że każda bramka logiczna pracuje z ponad 90-procentową dokładnością, jednak po ich połączeniu system osiągnął dokładność około 79%. Działo się tak dlatego, że istnieją niewielkie różnice w intensywności impulsów z różnymi zakodowanymi bramkami. Ponadto impulsy muszą być rozdzielane, odbijane i przechodzą wiele innych operacji, przez co wprowadzane są kolejne błędy. Mimo osiągnięcia dobrych rezultatów, system musi być znacznie poprawiony. Naukowcy z NIST mówią, że musi on osiągnąć dokładność rzędu 99,99% zanim trafi do komputerów. By tego dokonać należy poprawić stabilność laserów i zmniejszyć liczbę błędów wynikających z interakcji światła z komponentami optycznymi.

Naukowcy z amerykańskiego Narodowego Instytutu Standardów i Technologii (NIST) opracowali metodę, która upraszcza i czyni tańszą dystrybucję kluczy szyfrujących w kryptografii kwantowej. Dzięki ich pracom kwantowe metody kryptograficzne mogą szybciej się upowszechnić. Amerykańskim uczonym udało się zmniejszyć liczbę detektorów - najbardziej kosztownych elementów systemu kryptograficznego - z czterech do dwóch. W kryptografii kwantowej odbiorca wiadomości musi odebrać sekwencję fotonów i zmierzyć ich polaryzację by uwiarygodnić wiadomość. Najpowszechniej używany obecnie protokół, BB84, wymaga wykorzystania czterech detektorów, z których każdy kosztuje od 5000 do 20 000 dolarów. Jedna para detektorów mierzy polaryzację pionową i poziomą, a druga polaryzację +/- 45 stopni. Naukowcy pod przewodnictwem Xiao Tanga opracowali optyczny komponent, który powoduje rotację fotonów o 45 stopni i pozwala na ich zmierzenie za pomocą tego samego czujnika. Wystarczy więc użyć jednej pary detektorów - tej mierzącej polaryzację pionową i poziomą, a następnie wysłać do nich fotony ponownie i je obrócić. Zaleta jest oczywista - polaryzację można zmierzyć za pomocą dwóch czujników. Jednak nie ma róży bez kolców. Druga para fotonów przybywa później, niż w przypadku wykorzystywania czterech detektorów. Naukowcy mówią, że ich system spowalnia transmisję danych o połowę. Jednak, jak zapewniają, nadal pracuje ona z na tyle dużą prędkością, że można przesyłać w czasie rzeczywistym zaszyfrowany obraz wideo tworzony za pomocą kamery internetowej.