Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Search the Community

Showing results for tags 'komputer kwantowy'.



More search options

  • Search By Tags

    Type tags separated by commas.
  • Search By Author

Content Type


Forums

  • Nasza społeczność
    • Sprawy administracyjne i inne
    • Luźne gatki
  • Komentarze do wiadomości
    • Medycyna
    • Technologia
    • Psychologia
    • Zdrowie i uroda
    • Bezpieczeństwo IT
    • Nauki przyrodnicze
    • Astronomia i fizyka
    • Humanistyka
    • Ciekawostki
  • Artykuły
    • Artykuły
  • Inne
    • Wywiady
    • Książki

Find results in...

Find results that contain...


Date Created

  • Start

    End


Last Updated

  • Start

    End


Filter by number of...

Joined

  • Start

    End


Group


Adres URL


Skype


ICQ


Jabber


MSN


AIM


Yahoo


Lokalizacja


Zainteresowania

Found 46 results

  1. Scharakteryzowanie i optymalizacja obliczeń kwantowych wykonywanych przez kubity, czyli podstawowe jednostki komputera kwantowego to zadanie, jakie postawili przed sobą polscy fizycy i informatycy, zrzeszeni w projekcie TEAM-NET, kierowanym przez prof. Marka Kusia. Rezultaty ich badań będą kolejną cegiełką dołożoną do budowy komputera kwantowego, nad którym usilnie pracują naukowcy i przedsiębiorstwa z całego świata. Na realizację projektu TEAM-NET uczeni otrzymali dofinansowanie od Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, w wysokości ponad 17 mln zł. Czym jest komputer kwantowy i czym różni się od komputera klasycznego? We współcześnie używanych na co dzień komputerach dane są zapisywane w systemie binarnym czyli poprzez sekwencje bitów, z których każdy znajduje się w jednym z dwóch stanów: 0 lub 1. Grupy takich bitów są przesyłane między różnymi podzespołami jednego komputera lub też między różnymi komputerami w sieci. Co istotne, komputer klasyczny wykonuje operacje w określonej kolejności, jedna po drugiej, i nie jest w stanie wykonywać kilku czynności jednocześnie. Dlatego im bardziej złożone jest zadanie, tym dłużej trwa szukanie rozwiązań, a do rozwiązania wielu ze współczesnych problemów moc obliczeniowa klasycznych komputerów jest już wręcz niewystarczająca. Kilka sekund zamiast kilku lat dzięki kubitom Komputery kwantowe pozwolą rozwiązywać skomplikowane problemy z wielu dziedzin nauki i przemysłu dużo szybciej i efektywniej niż najlepsze komputery klasyczne. W ciągu kilka sekund potrafią one wykonać obliczenia, które komputerowi klasycznemu mogą zająć nawet kilka lat – tłumaczy prof. Centrum Fizyki Teoretycznej PAN w Warszawie, czyli ośrodka będącego liderem projektu TEAM-NET. A to dlatego, że w komputerach kwantowych informacje zapisywane są w kubitach (od angielskiego quantum bit). Kubit od zwykłego bitu różni się tym, że nie ma ustalonej wartości 0 lub 1, ale zgodnie z zasadami mechaniki kwantowej znajduje się w stanie pośrednim, nazywanym superpozycją. Oznacza to, że jednocześnie znajduje się i w stanie 0, i w stanie 1. A zatem, kubit niesie w sobie znacznie więcej informacji niż zero-jedynkowy bit. Na dodatek, kubity mogą być ze sobą splątane: dwa kubity to już cztery splątane ze sobą wartości, trzy kubity – osiem wartości, i tak dalej. Stanów pojedynczych kubitów  nie można traktować jako niezależnych, bo zmiana jednego wpływa na wszystkie pozostałe. Właśnie dzięki splątaniu kubitów, komputer kwantowy może wykonywać obliczenia na wszystkich wartościach jednocześnie, co daje mu potężną moc obliczeniową. Choć sprawa komplikuje się z uwagi na konieczność „odczytania” wyników takiego obliczenia, co nieuchronnie niszczy stan kwantowy. Komputer kwantowy, gdy już powstanie, pozwoli na błyskawiczne wyszukiwanie potrzebnych informacji w ogromnych ilościach danych oraz umożliwi przeprowadzanie najbardziej skomplikowanych, wielopłaszczyznowych symulacji z nieograniczoną liczbą czynników. Technologia ta z pewnością znajdzie zastosowanie w naukach o życiu, medycynie i przemyśle farmaceutycznym, gdzie posłuży do odkrywania nowych leków. Innym sektorem oczekującym na powstanie komputerów kwantowych jest bankowość i cała branża finansowa, która skorzysta m.in. na możliwości doskonałego symulowania zachowań giełdy. Kruchość kubitów W tej chwili nie możemy jednak określić, kiedy powstanie komputer kwantowy. Wciąż mierzymy się z wieloma bardzo poważnymi ograniczeniami i nie wiadomo, kiedy uda się je przezwyciężyć. Konstrukcja działającego komputera kwantowego jest niezwykle trudna choćby ze względu na nieunikniony wpływ szumu i dekoherencji układów kwantowych – podkreśla prof. Marek Kuś. Chodzi o to, że kubity są bardzo niestabilne i ekstremalnie wrażliwe na wpływ otoczenia. Nawet najdrobniejsze wahania temperatury, hałasu, ciśnienia czy pola magnetycznego mogą prowadzić do wybicia kubitów ze stanu współzależnych superpozycji, czyli do zjawiska określanego przez fizyków jako dekoherencja. Jeśli kubity nie utrzymują stanu superpozycji, dochodzi do błędów w obliczeniach, a im więcej kubitów połączymy, tym więcej takich błędów będzie generowanych. Obecnie kubity mogą utrzymać swój stan kwantowy tylko przez około 100 mikrosekund, zanim dojdzie do dekoherencji. Z tego powodu komputery kwantowe muszą znajdować się w specjalnie przygotowanym środowisku. Wymagają m.in. chłodzenia na poziomie temperatury bliskiej zera bezwzględnego oraz umieszczenia w wysokiej próżni, pod ciśnieniem 10 mld razy niższym niż ciśnienie atmosferyczne. Oznacza to, że komputery kwantowe szybko nie zagoszczą w naszych domach czy biurach. W niedalekiej przyszłości możemy się spodziewać natomiast urządzeń zbudowanych z niewielu niedoskonałych kubitów. Nasz projekt ma na celu scharakteryzowanie mocy obliczeniowej i zbadanie możliwych praktycznych zastosowań takich urządzeń. Skupiać się będziemy nie na budowie samego urządzenia, ale na przetestowaniu jego oprogramowania i scharakteryzowaniu algorytmów, które zoptymalizują jego działanie. Aby zrealizować ten cel, utworzymy sieć współpracujących ze sobą czterech grup badawczych, zajmujących się nowatorskimi aspektami obliczeń kwantowych: kwantowym uczeniem maszynowym, kontrolą złożonych układów kwantowych, kwantową korekcją błędów i problemem identyfikacji zasobów odpowiedzialnych za tzw. przyspieszenie kwantowe – precyzuje prof. Marek Kuś. W skład konsorcjum naukowego wejdą, oprócz Centrum Fizyki Teoretycznej PAN w Warszawie, także Wydział Nauk Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz Instytut Informatyki Teoretycznej i Stosowanej PAN w Gliwicach. O programie TEAM-NET Program TEAM-NET Fundacji na rzecz Nauki Polskiej pozwala na sfinansowanie interdyscyplinarnych badań naukowych, realizowanych przez sieć współpracujących zespołów badawczych, kierowanych przez wybitnych, doświadczonych naukowców. Celem tego programu jest, oprócz umożliwienia prowadzenia w Polsce nowatorskich badań naukowych, także wzmocnienie ponadregionalnej współpracy pomiędzy jednostkami naukowymi oraz budowanie kompetencji dotyczących wykorzystywania dostępnej infrastruktury i usług badawczych. Zgodnie z założeniami konkursowymi, budżet każdego zgłoszonego projektu badawczego może wynosić do 3,5 mln zł na zespół na 36 miesięcy. Finansowanie może być przyznane na okres od 36 do 48 miesięcy. Nabór wniosków do konkursu TEAM-NET był prowadzony w październiku 2018 r., a w marcu 2019 r. Fundacja na rzecz Nauki Polskiej ogłosiła jego wyniki. Do konkursu zgłoszono 39 projektów, z których po ocenie merytorycznej 11 otrzymało dofinansowanie, na łączną kwotę ponad 201 mln zł. Konkurs TEAM-NET jest realizowany przez FNP ze środków UE pochodzących z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój. « powrót do artykułu
  2. Podczas odbywającego się właśnie dorocznego spotkania Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego specjaliści z IBM-a poinformowali o dokonaniu trzech przełomowych kroków, dzięki którym zbudowanie komputera kwantowego stanie się możliwe jeszcze za naszego życia. Jednym z najważniejszych wyzwań stojących przed ekspertami zajmującymi się kwantowymi komputerami jest dekoherencja. To wywołana oddziaływaniem czynników zewnętrznych utrata właściwości kwantowych przez kubity - kwantowe bity. Koherencja wprowadza błędy do obliczeń kwantowych. Jednak jeśli udałoby się utrzymać kwantowe bity przez wystarczająco długi czas można by przeprowadzić korektę błędów. Eksperci z IBM-a eksperymentowali ostatnio z „trójwymiarowymi“ nadprzewodzącymi kubitami, które zostały opracowane na Yale University. Ich prace pozwoliły na dokonanie przełomu. Udało się im utrzymać stan kwantowy kubitu przez 100 mikrosekund. To 2 do 4 razy więcej niż poprzednie rekordy. A co najważniejsze, to na tyle długo by przeprowadzić korekcję błędów na kubitach 3D. Drugi z przełomowych kroków to powstrzymanie dekoherencji zwykłego „dwuwymiarowego“ kubitu przez 10 mikrosekund. W przypadku takich kubitów wystarczy to do przeprowadzenia korekcji błędów. Utrzymanie przez tak długi czas kubitu pozwoliło na dokonanie trzeciego z przełomów. Udało się bowiem przeprowadzić na dwóch kubitach operację CNOT (controlled-NOT) z dokładnością 95-98 procent. To niezwykle ważne osiągnięcie, gdyż bramka CNOT w połączeniu z prostszymi bramkami kubitowymi może być skonfigurowana do przeprowadzenia dowolnej operacji logicznej. Od połowy 2009 roku IBM udoskonalił wiele technik związanych z komputerami kwantowymi. Najprzeróżniejsze aspekty związane z takimi maszynami udoskonalono od 100 do 1000 razy. W sumie wszystkie te techniki są bardzo bliskie spełnienia minimalnych wymagań stawianych przed praktycznym komputerem kwantowym.
  3. Wynikiem współpracy uczonych z Purdue University, University of New South Wales i University of Melbourne jest najmniejszy tranzystor na świecie. Urządzenie zbudowane jest z pojedynczego atomu fosforu. Tranzystor nie tyle udoskonali współczesną technologię, co pozwoli na zbudowanie zupełnie nowych urządzeń. To piękny przykład kontrolowania materii w skali atomowej i zbudowania dzięki temu urządzenia. Pięćdziesiąt lat temu gdy powstał pierwszy tranzystor nikt nie mógł przewidzieć, jaką rolę odegrają komputery. Teraz przeszliśmy do skali atomowej i rozwijamy nowy paradygmat, który pozwoli na zaprzęgnięcie praw mechaniki kwantowej do dokonania podobnego jak wówczas technologicznego przełomu - mówi Michelle Simmons z University of New South Wales, która kierowała pracami zespołu badawczego. Niedawno ta sama grupa uczonych połączyła atomy fosforu i krzem w taki sposób, że powstał nanokabel o szerokości zaledwie czterech atomów, który przewodził prąd równie dobrze, jak miedź. Gerhard Klimeck, który stał na czele grupy uczonych z Purdue prowadzących symulacje działania nowego tranzystora stwierdził, że jest to najmniejszy podzespół elektroniczny. Według mnie osiągnęliśmy granice działania Prawa Moore’a. Podzespołu nie można już zmniejszyć - powiedział. Prawo Moore’a stwierdza, że liczba tranzystorów w procesorze zwiększa się dwukrotnie w ciągu 18 miesięcy. Najnowsze układy Intela wykorzystują 2,3 miliarda tranzystorów, które znajdują się w odległości 32 nanometrów od siebie. Atom fosforu ma średnicę 0,1 nanometra. Minie jeszcze wiele lat zanim powstaną procesory budowane w takiej skali. Tym bardziej, że tranzystor zbudowany z pojedynczego atomu ma bardzo poważną wadę - działa tylko w temperaturze -196 stopni Celsjusza. Atom znajduje się w studni czy też kanale. Żeby działał jak tranzystor konieczne jest, by elektrony pozostały w tym kanale. Wraz ze wzrostem temperatury elektrony stają się bardziej ruchliwe i wychodzą poza kanał - wyjaśnia Klimeck. Jeśli ktoś opracuje technikę pozwalającą na utrzymanie elektronów w wyznaczonym obszarze, będzie można zbudować komputer działający w temperaturze pokojowej. To podstawowy warunek praktycznego wykorzystania tej technologii - dodaje. Pojedyncze atomy działające jak tranzystory uzyskiwano już wcześniej, jednak teraz po raz pierwszy udało się ściśle kontrolować ich budowę w skali atomowej. Unikatową rzeczą, jaką osiągnęliśmy, jest precyzyjne umieszczenie pojedynczego atomu tam, gdzie chcieliśmy - powiedział Martin Fuechsle z University of New South Wales. Niektórzy naukowcy przypuszczają, że jeśli uda się kontrolować elektrony w kanale, to będzie można w ten sposób kontrolować kubity, zatem powstanie komputer kwantowy.
  4. Na University of Bristol powstał fotoniczny układ scalony, który pozwala na tworzenie i manipulowanie stanem splątanym i stanem mieszanym. Stan splatany, zachodzący pomiędzy dwoma niepołączonymi ze sobą cząsteczkami, umożliwi komputerowi kwantowemu wykonywanie obliczeń. Uczeni z Bristolu jako pierwsi pokazali, że stan splątany można uzyskać, manipulować nim i mierzyć na kawałku krzemu. Aby zbudować kwantowy komputer musimy nie tylko umieć kontrolować złożone zjawiska takie jak splątanie czy stan mieszany, ale musimy być w stanie dokonać tego w układzie scalonym - mówi profesor Jeremy O'Brien, dyrektor Centre for Quantum Photonics. Nasze urządzenie to umożliwia i wierzymy, że stanowi ono ważny krok na drodze do stworzenia optycznego komputera kwantowego - dodaje. Układ zbudowany jest z sieci kanałów, w których dokonywane są odpowiednie manipulacje fotonami. Do kości dołączonych jest osiem elektrod, których konfigurację można na bieżąco zmieniać. Dzięki tym elektrodom pary fotonów są splątywane we wszelkie możliwe sposoby i dokonywane są na nich operacje. Podobnie manipuluje się stanem mieszanym pojedynczego fotonu. Chip z Bristolu jest mniej więcej dziesięciokrotnie bardziej złożony, niż wcześniej budowane układy do manipulacji stanami kwantowymi.
  5. Na University of California, Santa Barbara, powstał pierwszy komputer kwantowy, w którym połączono procesor z pamięcią. Odtworzono zatem, tym razem jednak w maszynie kwantowej, architekturę von Neumanna. Był to pierwszy rodzaj architektury komputera (jego autorami, obok von Neumanna byli John Mauchly i John Eckert). Jej najważniejszą cechą było przechowywanie danych wraz z instrukcjami. Zanim powstała architektura von Neumanna przeprogramowywanie komputerów mogło się odbywać jedynie poprzez ich fizyczną rekonfigurację. Pojawienie się pierwszego w pełni funkcjonalnego komputera kwantowego jest wciąż bardzo odległe w czasie, jednak połączenie procesora i pamięci to ważny krok w stworzeniu kwantowej maszyny. Dzięki temu programowanie i kontrolowanie komputera staje się znacznie prostsze. Obecnie jedynym dostępnym komercyjnie urządzeniem, które do obliczeń wykorzystuje zjawiska kwantowe, jest komputer firmy D-Wave. Jego architektura przypomina jednak rozwiązania sprzed epoki pojawienia się architektury von Neumanna. Jedyny egzemplarz komputera D-Wave kupił ponoć Lockheed Martin. Każdy obecnie używany komputer bazuje na architekturze von Neumanna, a my stworzyliśmy jej kwantowy odpowiednik - mówi Matteo Mariantoni, główny autor badań. Komputer z Uniwersytetu Kalifornijskiego korzysta z obwodów elektrycznych, które są schładzane do temperatury bliskiej zeru absolutnemu. Wówczas działają jak nadprzewodniki i zachodzą w nich zjawiska kwantowe. Mariantoni mówi, że wykorzystano układy, które mogą być tworzone za pomocy współczesnych technik używanych w przemyśle półprzewodnikowym, a dzięki nadprzewodzącym obwodom możliwe było umieszczenie procesora i pamięci na jednym układzie i uzyskanie architektury von Neumanna. Wspomniany komputer to maszyna wykorzystująca dwa kubity (kwantowe bity), które komunikują się za pomocą kwantowej szyny. Każdy z kubitów jest też połączony z układem pamięci, w którym może zapisać swój obecny stan w celu jego późniejszego wykorzystania. Pamięć działa zatem tak, jak układ RAM w tradycyjnym komputerze. Kubity łączą się z pamięcią za pośrednictwem obwodów zwanych rezonatorami, które przez krótki czas mogą przechowywać stan kubitu. W kwantowej architekturze von Neumanna uruchomiliśmy kwantową transformację Fouriera oraz trzykubitową bramkę Toffoliego - kluczowe kwantowe obwody logiczne, które posłużą nam do dalszych prac nad kwantowym komptuerem - mówi Mariantoni.
  6. Fizycy z Narodowych Instytutów Standardów i Technologii (NIST) jako pierwsi w historii doprowadzili do splątania dwóch jonów za pomocą mikrofal. Dotychczas w tym celu wykorzystywano lasery. Prace te pokazują, że w przyszłości możliwe będzie zastąpienie wielkich systemów laserowych niewielkimi źródłami mikrofal, takimi jak np. wykorzystywane w telefonach komórkowych. Mikrofale już wcześniej były używane do manipulowania jonami, jednak teraz, dzięki umieszczeniu źródła ich emisji bardzo blisko jonów, w odległości zaledwie 30 mikrometrów, udało się uzyskać splątanie atomów. Możliwość splątywania cząsteczek to jeden z podstawowych warunków transportu informacji i korekcji błędów w przyszłych komputerach kwantowych. Podczas swoich prac naukowcy wykorzystali źródło mikrofal umieszczone w układzie scalonym zintegrowane z pułapką jonową oraz stołowy zestaw laserów, luster i soczewek. Zestaw ten jest dziesięciokrotnie mniejszy niż dotychczas wykorzystywane. Użycie ultrafioletowego lasera o niskiej mocy wciąż jest koniecznością, gdyż za jego pomocą chłodzi się jony i obserwuje wyniki badań. Jednak w przyszłości cały zespół lasera można będzie zminiaturyzować do rozmiarów laserów używanych np. w odtwarzaczach DVD. Możliwe, że średniej wielkości komputer kwantowy będzie przypominał telefon komórkowy połączony z urządzeniem podobnym do laserowego wskaźnika, a zaawansowane maszyny będą wielkości współczesnego peceta - mówi fizyk Dietrich Leibfried, współautor badań. Chociaż kwantowe komputery raczej nie będą urządzeniami, które każdy będzie chciał nosić przy sobie, to będą mogły używać elektroniki podobnej do tej, jaka jest obecnie wykorzystywana w smartfonach do generowania mikrofal. Podzespoły takie są dobrze znane i już obecne na rynku. Taka perspektywa bardzo nas ekscytuje - dodaje uczony. W czasie eksperymentów dwa jony zostały złapane w elektromagnetyczną pułapkę. Nad pułapką znajdował się układ scalony zawierający elektrody z azotku glinu pokrytego złotem. Elektrody były aktywowane, by wywołać impulsy promieniowania mikrofalowego oscylujące wokół jonów. Ich częstotliwość wahała się od 1 do 2 gigaherców. Mikrofale doprowadziły do powstania pola magnetycznego, które z kolei wywołało rotację spinów. Jeśli moc takiego pola magnetycznego jest w odpowiedni sposób zwiększana, można doprowadzić do splątania jonów. Metodą prób i błędów, wykorzystując przy tym zestaw trzech elektrod, udało się uczonym odnaleźć właściwy sposób manipulowania polem magnetycznym i doprowadzić do splątania. Wykorzystanie mikrofal w miejsce laserów ma i tę zaletę, że zmniejsza liczbę błędów, które są powodowane niestabilnościami w promieniu lasera oraz zapobiega pojawieniu się w jonach spontanicznej emisji wywoływanej światłem laserowym. Jednak technika mikrofalowego splątania musi zostać jeszcze udoskonalona. Uczonym z NIST udało się uzyskać splątanie w 76% przypadków. Tymczasem za pomocą lasera uzyskuje się wynik rzędu 99,3 procenta.
  7. Naukowcy z University of Southern California pokazali, w jaki sposób można poradzić sobie z jednym z najpoważniejszych przeszkód, z jakimi zmagają się specjaliści pracujący nad komputerami kwantowymi. Zespół profesora Susumu Takahashiego znacząco obniżył ryzyko pojawienia się dekoherencji. W komputerach kwantowych dane będą zapisywane w postaci kubitów i będą korzystały z praw mechaniki kwantowej. Z praw tych wiemy, że nośnik informacji nie będzie miał ustalonej wartości „0„ lub „1„ jak ma to miejsce w tradycyjnych komputerach. Będzie on przyjmował obie wartości jednocześnie. Obecnie np. w trzech bitach, z których każdy może przyjąć wartość „0„ lub „1„ możemy zapisać 8 różnych kombinacji, jednak w danym momencie zapiszemy tylko jedną z nich i na jednej wykonamy działania. W kubitach możemy zapisać jednocześnie wszystkie 8 kombinacji i jednocześnie wykonać na nich działania. Niestety, poważnym problemem jest fakt, że stany kwantowe są bardzo nietrwałe. Pod wpływem oddziaływania z czynnikami zewnętrznymi kubity tracą stany kwantowe i stają się „zwykłymi" bitami. Już wcześniej uczeni z University of British Columbia, biorąc pod uwagę wszystkie potencjalne źródła dekoherencji, przedstawili je jako funkcję temperatury, pola magnetycznego i stężenia izotopów i wyliczyli, że idealnymi warunkami dla pracy z kubitami są takie, w których uda się 1000-krotnie obniżyć oddziaływanie czynników dekoherencji. Czynniki dekoherencji możemy podzielić na dwie grupy. Jedna z nich to te, które są częściami samego systemu kubitów, a druga to czynniki zewnętrzne, pojawiające się np. z powodu niedoskonałości systemu. Zespół Takahashiego badał pojedyncze kryształy molekularnego magnesu. Magnesy takie są bardzo czyste, co eliminuje dekoherencję zewnętrzną, uczeni mogli się zatem skupić na obliczaniu dekoherencji wewnętrznej. Uczeni wykorzystali silne pole magnetyczne do obniżenia wpływu czynników dekoherencji. Po raz pierwszy byliśmy w stanie dokładnie przewidzieć i kontrolować wszystkie czynniki dekoherencji w złożonym systemie - w tym przypadku była do duża molekuła magnetyczna - mówi Phil Stamp z University of British Columbia. To znacząco zwiększyło siłę sygnału kubitu, co z kolei spowodowało, że jego wykrycie stało się znacznie łatwiejsze - stwierdził Takahashi. Eksperymenty wykazały, że możliwe jest utrzymanie idealnych warunków dla kubitu przez około 500 mikrosekund. To bardzo długo, dlatego też uczeni mówią o przełomie w badaniach nad komputerami kwantowymi.
  8. Fizycy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara (UCSB) oraz niemieckiego Uniwersytetu w Konstancji dokonali przełomowego odkrycia w dziedzinie wykorzystania diamentów w fizyce kwantowej. Ich prace mogą znaleźć zastosowanie w komputerach kwantowych. Uczonym udało się przesłać kwantową informację z elektronu w diamencie do sąsiedniego jądra atomu i z powrotem przy użyciu układu scalonego. Już przed dwoma laty informowaliśmy, że profesor Marshall Stoneham z Londyńskiego Centrum Nanotechnologii na University College London stwierdził, iż diament będzie dla komputerów kwantowych tym, czym krzem jest dla współczesnych maszyn. To odkrycie może być użyteczne przy opracowywaniu atomowej wielkości elementów pamięci komputera kwantowego, bazujących na diamencie. Stany subatomowe są bowiem lepiej izolowane od destrukcyjnych wpływów zewnętrznych - mówi profesor David Awschalom z UCSB. Uczony dodaje, że badania wspomniane badania dowiodły, iż możliwe jest przeprowadzenie operacji o wysokim stopniu niezawodności na kwantowej bramce, co pozwala na przesłanie w temperaturze pokojowej pełnej kwantowej informacji pomiędzy spinem elektronu a spinem jądra atomu. Cały proces jest skalowalny, co otwiera drogę do budowy kwantowych układów pamięci. Azot to jedno z najczęściej spotykanych zanieczyszczeń diamentów. Gdy atom azotu w diamencie sąsiaduje z pustym miejscem w strukturze krystalicznej, wprowadzany tam dodatkowy element zapewnia nadmiarowy elektron, który zostaje uwięziony w dziurze. Już wiele lat temu wiedziano, jak zmienić spin takiego elektronu i wykorzystać to jako kwantowy bit. Teraz profesor Awschalom odkrył, w jaki sposób można powiązać spin elektronu ze spinem sąsiadującego jądra azotu. Szczególnie interesujący jest fakt, że atom azotu jest tutaj częścią niedoskonałości, a to oznacza, że takie subatomowe elementy pamięci będą się automatycznie skalowały w zależności od liczby bitów w komputerze kwantowym - stwierdził Greg Fuchs, jeden z głównych autorów badań. Naukowców wciąż czekają poważne wyzwania. Jednym z nich jest znalezienie sposobu na szybki transfer informacji z atomów azotu, zanim ulegną one dekoherencji.
  9. Kanadyjska firma D-Wave Systems sprzedała swój pierwszy komputer kwantowy. Urządzenie wartości 10 milionów dolarów kupił Lockheed Martin. O komputerze D-Wave One tak naprawdę niewiele wiadomo. Firma twierdzi, że wykorzystuje 128-kubitowy procesor umieszczony w kriogenicznej komorze znajdującej się w pomieszczeniu o powierzchni 10 metrów kwadratowych. Mózgiem systemu jest proceso Rainier wykorzystujący technikę „kwantowego wyżarzania" (quantum annealing). Polega ona na znalezieniu najmniejszego elementu z grupy możliwych rozwiązań. Procesor został zaprogramowany za pomocą języka Python. Jednak krytycy zauważają, że w artykule, który ukazał się w Nature zaprezentowano jedynie „nieklasyczne zjawiska" (a zatem takie, które mogą być zjawiskami kwantowymi) na systemie składającym się z 8 kubitów. Profesor Scott Aaronson z MIT-u, znany krytyk firmy D-Wave, mówi: „W swojej nowej pracy zastosowali wyżarzanie kwantowe na ośmiu kubitach połączonych w łańcuch, później wykreślili prawdopodobieństwo konkretnego stanu wyjściowego jako funkcję w czasie poprzez wielokrotne uruchamianie obliczeń i zatrzymywanie ich w wyznaczonych punktach pośrednich. Później sprawdzili jak wygląda w czasie wykres prawdopodobieństwa w stosunku do trzeciego parametru, czyli temperatury i ogłosili, że krzywa temperatury jest zależna od przeprowadzanych operacji numerycznych, co wskazuje na zjawiska z dziedziny mechaniki kwantowej, ale nie wskazuje to jednoznacznie na kwantowe wyżarzanie". Kwantowe wyżarzanie prawdopodobnie zachodzi w procesorze Rainier, ale nie jest jasne, na ile jest ono użyteczne. Wiadomo też, że w systemie D Wave nie dochodzi do splątania kwantowego. Lockheed Martin kupując D Wave One chce prawdopodobnie zostać partnerem kanadyjskiej firmy. Koncern ma duże doświadczenie z najbardziej wydajnymi platformami obliczeniowymi, a jego inwestycję należy traktować bardziej jako wydatek naukowo-badawczy niż inwestycję w produkcję.
  10. Uczeni z Uniwersytetu w Innsbrucku stworzyli największy na świecie rejestr kwantowy. Udało im się splątać aż 14 kubitów (kwantowych bitów). Dotychczasowy rekord w liczbie splątanych kwantowych bitów należał do profesora Rainera Blatta z tej samej uczelni. W roku 2005 splątał on 8 bitów, tworząc kwantowy bajt. Teraz jego koledzy, pracujący pod kierunkiem Thomasa Monza splątali 14 atomów wapnia umieszczonych w pułapce, a potem manipulowali nimi za pomocą światła lasera. Każdy z atomów reprezentował jeden kubit, zatem powstał 14-kubitowy rejestr. Austriaccy uczeni mają jednak znacznie większe ambicje. Nauczyli się już, w jaki sposób uwięzić w jonowej pułapce 64 cząstki. Na razie nie potrafimy ich ze sobą splątać. Jednak nasze najnowsze osiągnięcie pozwala nam lepiej zrozumieć zachowanie licznych splątanych cząstek - mówi Monz. Warto tutaj przypomnieć, że niedawno Rainer Blatt i jego koledzy zaprezentowali kwantowe anteny, czyli urządzenia pozwalające na wymianę informacji pomiędzy kwantowymi rejestrami umieszczonymi na tym samym układzie scalonym. Wszystkie te odkrycia to ważne kroki na drodze do skonstruowania praktycznych kwantowych urządzeń przetwarzających informacje - mówi Blatt.
  11. Międzynarodowemu zespołowi naukowców udało się usunąć kolejną przeszkodę stojącą na drodze do stworzenia komputerów kwantowych. Uczeni znakomicie uprościli testowanie kwantowych systemów. Wyobraźmy sobie, że budujemy samochód, ale nie możemy przeprowadzić testów, jak sprawuje się on na drodze. W takiej sytuacji znajdują się inżynierowie pracujący nad systemami kwantowymi - mówi jeden z autorów badań, doktor Alessandro Fedrizzi z australijskiego University of Queensland. Uczony ma tutaj na myśli fakt, że przetestowanie 8-kubitowego systemu kwantowego wymaga przeprowadzenia ponad... miliarda pomiarów. Fedrizzi informuje, że wraz z kolegami z Princeton University, MIT-u oraz firmy SC Solutions zaadaptował matematyczną metodę odtwarzania brakującej informacji, wykorzystywaną np. w systemach kompresji danych. Po raz pierwszy wykorzystano ją do badania systemów kwantowych. Badacze sprawdzili swoją metodę na fotonicznym 2-kubitowym komputerze kwantowym. Wykazali, że do uzyskania wysoce wiarygodnych wyników wystarczy przeprowadzenie 18 pomiarów, w miejsce 240 jakie były dotychczas konieczne.
  12. Naukowcy z Oxford University dokonali znaczącego kroku w kierunku budowy kwantowych komputerów. Po raz pierwszy w historii udało im się uzyskać na krzemie 10 miliardów splątanych kwantowo par elektron-atom. Uczeni wykorzystali pole magnetyczne oraz niską temperaturę do splątania elektronów z jądrami atomów fosforu umieszczonymi na krysztale krzemu. Każda z takich par, a właściwie jej spin, może przechowywać jeden bit kwantowej informacji. W pracach brali udział uczeni z Wielkiej Brytanii, Japonii, Kanady i Niemiec. Kluczowe było zestrojenie spinów za pomocą pola magnetycznego i niskiej temperatury. Później za pomocą precyzyjnych impulsów mikrofal oraz fal radiowych można spowodować, by spiny weszły w interakcję, doprowadzając do splątania, a następnie udowodnić, że do niego doszło - mówi Stephanie Simmons, główna autorka badań. Osiągnięcie jest tym bardziej ważne, że do uzyskanna par użyto materiałów, które już obecnie są wykorzystywane w przemyśle półprzewodnikowym, a zatem samo zintegrowanie istniejącej technologii z już istniejącymi nie powinno stanowić większego problemu. Stworzenie 10 miliardów stabilnych splątanych par w krzemie to dla nas ważny krok. Teraz musimy zastanowić się, jak połączyć te pary, by zbudować skalowalny komputer kwantowy - stwierdził doktor John Morton.
  13. Prace austriackich naukowców mogą przyczynić się do powstania nowatorskiej architektury komputerów kwantowych. Zespół Rainera Blatta z Uniwersytetu w Inssbrucku zaprezentował kwantową antenę, która pozwala na wymianę kwantowej informacji pomiędzy dwiema oddzielonymi od siebie komórkami pamięci umieszczonymi na jednym układzie. To właśnie w Innsbrucku stworzono przed sześciu laty pierwszy kwantowy bajt, złożony z ośmiu splątanych kubitów umieszczonych w elektromagnetycznej pułapce. Jednak, by zbudować praktyczny komputer kwantowy, który przeprowadza obliczenia, potrzebujemy większej liczby kwantowych bitów - stwierdził profesor Blatt, który wraz ze swoim zespołem był twórcą kwantowego bajta. W takich pułapkach nie możemy przechowywać dużej liczby jonów i jednocześnie ich kontrolować - dodał. Dlatego też potrzebne są małe kwantowe rejestry, które będą ze sobą połączone. Austriacy wykorzystali teoretyczne prace Ignacio Ciraca i Petera Zollera. W oddalonych od siebie o 54 mikrometrów pułapkach uwięzili jony i stworzyli anteny przekazujące sygnały. Cząsteczki oscylują jak elektrony w polu anteny telewizyjnej i tworzą pole elektromagnetyczne. Jeśli jedna antena jest dostrojona do drugiej, końcówka odbiorcza przejmuje sygnały z końcówki nadawczej i dochodzi do sprzężenia - wyjaśnia uczony. Wymiana energii, która ma miejsce może służyć jako podstawa do obliczeń w komputerze kwantowym. Profesor Blatt mówi, że zastosowano bardzo prostą architekturę. W dwóch małych pułapkach uwięziono jony wapnia. Gdy do elektrod pułapek podłączono napięcie, można było zsynchronizować oscylacje jonów, co doprowadziło do sprzężenia i wymiany energii. To jednocześnie pierwsza w historii demonstracja sprzężenia dwóch mechanicznych oscylacji na poziomie kwantowym. Co więcej okazało się, że im więcej jonów w każdej pułapce, tym silniejsze sprzężenie. Dodatkowe jony działają jak antena i pozwalają na zwiększenie odległości oraz prędkości transmisji - mówi Blatt. Nowa technika daje szansę na rozprzestrzenianie splątania. Jednocześnie pozwala na manipulowanie pojedynczymi komórkami - mówi. Jego zdaniem komputery kwantowe mogą bazować na układach scalonych zawierających liczne pułapki, w których będą znajdowały się jony komunikujące się ze sobą dzięki sprzężeniu elektromagnetycznemu.
  14. Naukowcy z University of Utah stworzyli najprawdopodobniej najmniejszy w historii układ pamięci. Przez 112 sekund przechowywali dane w jądrze atomu, wykorzystując do tego celu spin. Później odczytali te informacje. Badania takie w przyszłości posłużą do stworzenia szybkich układów pamięci zarówno dla komputerów konwencjonalnych jak i dla maszyn kwantowych. Zaobserwowana przez nas długość przechowywania danych jest bardziej niż wystarczająca do stworzenia układów pamięci. To całkiem nowy sposób składowania i odczytywania informacji - stwierdził autor badań, profesor Christoph Boehme. Zanim jednak zaczniemy się w sklepach rozglądać za "atomowymi" układami pamięci, będziemy musieli poczekać co najmniej kilka lat. Zastosowany przez naukowców aparat do zapisywania i odczytywania danych pracuje bowiem w temperaturze 3,2 kelwinów i musi być otoczony polem magnetycznym 200 000 razy silniejszym od pola magnetycznego Ziemi. Oczywiście, że możemy już dzisiaj stworzyć taki układ pamięci, ale czy naprawdę potrzebujemy komputera, który pracuje w -270 stopniach Celsjusza i wymaga wielkiego laboratorium do generowania odpowiedniego pola magnetycznego? Najpierw musimy nauczyć się, jak wymusić pracę w wyższych, bardziej praktycznych temperaturach, i pozbyć się silnego pola magnetycznego potrzebnego do ustawienia spinu - mówi profesor. Największym osiągnięciem Boehme jest elektroniczne odczytanie danych. Już przed dwoma laty innej grupie uczonych udało się przechować przez 2 sekundy dane w jądrze atomu, ale nie odczytali ich elektronicznie. Badania nad "atomową" pamięcią Boehme prowadzi od wielu lat, a w 2006 roku jego zespół zaprezentował sposób na odczytanie danych z 10 000 atomów fosforu umieszczonych na krzemie. Obecnie Boehme, Dane McCamey i inni uczeni z Utah wykorzystali cienki, wzbogacony fosforem kawałek krzemu o powierzchni 1 mm2 i umieścili na nim styki elektryczne. Całość włożono do kontenera, w którym panowało bardzo niska temperatura i poddano działaniu pola magnetycznego o wartości 8,59 tesli, które odpowiednio ustawiło spiny elektronów atomu fosforu. Za pomocą fal elektromagnetycznych o częstotliwościach bliskich terahercowi zmieniano kierunek spinów. Następnie za pomocą radiowych fal ultrakrótkich przeniesiono informacje z elektronów do jądra. Podczas odczytu cały proces odwrócono. Za pomocą fal o terahercowej częstotliwości przeniesiono informacje z jądra do elektronów i je odczytano dzięki temu, że spin elektronów został zamieniony na zmiany w przepływie prądu elektrycznego. Krótko mówiąc, zapisaliśmy '1' w jądrze atomu. Wykazaliśmy, że możemy odczytywać i zapisywać dane ze spinu w jądrze - mówi Boehme. Informacje udało się wielokrotnie zapisywać i odczytywać średnio przez 112. Po tym czasie jądro atomu traciło oinformację o spinie. W ciągu tych 112 sekund przeprowadzono 2000 operacji odczytu tych samych danych, co dowodzi, że odczytanie informacji nie niszczy jej, a zatem takie jej przechowywanie jest wykonalne. Na obecnym etapie udało się odczytać spin z wielu jąder atomu. Taka technika sprawdzi się w komputerach klasycznych, ale nie w kwantowych, gdzie konieczne jest odróżnienie spinu z pojedynczego atomu. Boehme mówi, że uczeni powinni sobie poradzić z tym w ciągu kilku najbliższych lat.
  15. Wizjonerzy mamią nas wizjami komputerów kwantowych od dobrych dwudziestu lat. I pomimo nieustannego postępu w tej dziedzinie, w zasadzie wciąż jedyne osiągnięcia to laboratoryjne przykłady, a największy zbudowany „komputer" składał się z... aż trzech qubitów, czyli kwantowych bitów. Największym problemem, jak się uważa, będzie niezawodność takich konstrukcji i odporność na błędy, trudno bowiem zapanować nad stanem każdego pojedynczego atomu czy elektronu. Jak uważają angielscy i australijscy naukowcy, sprawa niekoniecznie musi być aż tak trudna. Doktor Sean Barrett z Imperial College London i Thomas Stace z University of Queensland w australijskim Brisbane sugerują dość proste rozwiązanie problemu błędów - korekcję. Korekcja błędów stosowana jest dzięki odpowiednim algorytmom w dzisiejszej elektronice, a wykorzystywana jest zwykle przy korzystaniu z pamięci masowych. Same programy korygujące muszą jednak działać niezawodnie... Korekcja błędnych danych w komputerze kwantowym musi jednak dotyczyć samego procesu przetwarzania, powinna zatem być jakoś powiązana z samym sposobem działania kwantowego mechanizmu. Taki sposób właśnie zaprojektował zespół pod kierunkiem dra Barreta. To system kontekstowego kodowania danych, który pozwala poprawnie działać algorytmom nawet w przypadku ubytku lub przekłamania 25% qubitów. Polega on na rozmieszczeniu elementów na trójwymiarowej matrycy, podczas odczytu z której brane są pod uwagę również sąsiadujące elementy. Taki kwantowy komputer byłby, zdaniem angielsko-australijskiego zespołu, znacznie łatwiejszy do skonstruowania. Tym niemniej, to wciąż są na razie prace teoretyczne i do pojawienia się komercyjnych konstrukcji może upłynąć kolejnych dwadzieścia lat.
  16. Komputery kwantowe - przyszłość informatyki, która brzmi bardziej niesamowicie, niż technologie z filmów science-fiction. Na drodze do ich realizacji zrobiono kolejny krok - użyto lasera do schłodzenia cząsteczek. Kwantowe komputery mają działać szybciej dzięki wykorzystaniu kwantowych bitów informacji, czyli kubitów. W tej roli uczeni obsadzali w swoich eksperymentach albo atomy, albo „sztuczne atomy". Czym jest sztuczny atom? To grupa wielu atomów, zachowująca się na poziomie kwantowym jak pojedynczy atom. I jedno, i drugie rozwiązanie ma wady: splątane atomy nie komunikują się ze sobą wystarczająco silnie na potrzeby obliczeń, sztuczne atomy spisują się tu doskonale, ale z powodu swojej masy sprawiają inny problem: zbyt łatwo poddają się zakłóceniom ze świata zewnętrznego. Czy nie da się znaleźć innego rozwiązania? Narzuca się wykorzystanie cząsteczek chemicznych, ale z różnych powodów również się to dotąd nie sprawdzało. Jeden z tych problemów właśnie rozwiązali naukowcy z Yale University: David DeMille, Edward Shuman i John Barry. Jeśli chcemy stworzyć kwantowy komputer, potrzebujemy możliwości manipulowania jego kubitami, a to jest trudne ponieważ każda manipulacja zakłóca ich stan kwantowy. Ponadto cząsteczki bez przerwy poruszają się, wibrują i obracają. Jak wiadomo, ruch cząsteczek to inaczej temperatura, jeśli chcemy cząsteczkę uciszyć, musimy obniżyć jej temperaturę blisko zera absolutnego, czyli -273,15 °C. Jak można schłodzić pojedynczą cząsteczkę? Udało się to zrobić z wykorzystaniem lasera. Wielu może zdziwić, w jaki sposób laser, kojarzony raczej z wysoką temperaturą można wykorzystać do chłodzenia? Promień lasera to najprościej mówiąc: strumień fotonów, które trafiając w cząsteczkę, poruszają nią. Jeśli cząsteczkę umieścimy pomiędzy dwoma przeciwległymi promieniami, to ograniczymy jej ruchy i przytrzymamy. A mniej ruchu to niższa temperatura. Chłodzenie laserem wykorzystywano już do pojedynczych atomów, ale nie stosowano wcześniej tej metody do cząsteczek, ponieważ mają one nieregularne kształty i zachowują się nieprzewidywalnie. Dlatego osiągnięcie zespołu DeMille'a jest takim sukcesem. Schłodzili oni niemal do zera absolutnego cząsteczkę monofluorku strontu, ale zamierzają ją rozwinąć i zastosować również do cząsteczek innych związków. To rewolucja - mówią autorzy. Technika znajdzie zastosowanie nie tylko przy konstruowaniu kwantowych komputerów, ale również do wielu innych eksperymentów. Jednym z nich jest uzyskanie efektu tunelowania kwantowego, ale przyda się również do precyzyjnych pomiarów struktury molekuł, czy wynajdywania nowych, nieznanych dotąd cząsteczek.
  17. Uczonym z Narodowego Instytutu Standardów i Technologii (NIST) udało się, jako pierwszym w historii, zaprezentować metodę konwersji pojedynczego fotonu wyemitowanego z kwantowej kropki w paśmie 1300 nm (bliska podczerwień) w foton charakterystyczny dla emisji fali o długości 710 nm (światło bliskie widzialnemu). Możliwość zmiany koloru pojedynczego fotonu może być ważnym krokiem na drodze do stworzenia hybrydowych kwantowych systemów obliczeniowych i komunikacyjnych. W przetwarzaniu kwantowej informacji bardzo ważna jest możliwość jej transportu w formie zakodowanej w fotonie oraz przechowywania. Specjaliści dążą do tego, by pojedyncze urządzenie było w stanie przechowywać i kodować kwantową informację. Problem jednak w tym, że dostępne obecnie systemy pamięci kwantowych są w stanie przechowywać fotony ze światła bliskiego światłu widzialnemu, a tymczasem najlepsze wyniki daje transport fotonów z podczerwieni, gdyż takie fale doświadczają najmniejszych strat w światłowodach. To pokazuje, jak ważny jest wynalazek NIST. Pozwala on bowiem na skonstruowanie pojedynczego urządzenia, które będzie pracowało z różnymi fotonami. Specjaliści z NIST dokonali tego łącząc źródło fotonu z wykrywaczem zdolnym do zmiany częstotliwości z niższej (długa fala) na wyższą (krótka fala). Ważnym osiągnięciem jest wykorzystanie tutaj kropki kwantowej, gdyż pozwala ona na emisję pojedynczego fotonu o określonej długości fali (kolorze). Wcześniej naukowcy nie potrafili uzyskać aż tak dużej kontroli nad fotonami. Dodatkową zaletą tej technologii jest konwersja fotonu z podczerwieni do światła niemal widzialnego. Pozwala to bowiem aż 25-krotnie zwiększyć wykrywalność fotonów, gdyż obecnie dostępne detektory dla światła bliskiego widzialnemu są znacznie doskonalsze niż te dla podczerwieni.
  18. Naukowcy z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii, University of Melbourne oraz fińskiego Uniwersytetu Aalto pokazali sposób na wykrywanie spinu pojedynczego elektronu. Ich badania dają nadzieję na skonstruowanie jednego z najważniejszych elementów komputera kwantowego, czyli czytnika stanu pojedynczego elektronu. Zespół pracujący pod kierownictwem Andrei Morello i Andrew Dzuraka jako pierwszy w historii zmierzył spin pojedynczego elektronu w krzemie. Nasze urządzenie wykrywa spin pojedynczego elektronu w pojedynczym atomie fosforu umieszczonym na krzemie. Spin elektronu kontroluje przepływ elektronów w pobliskim obwodzie - mówi Morello. Teraz uczeni pracują nad skonstruowaniem urządzenia zapisującego dane w pojedynczym elektronie. Gdy im się to uda, połączą oba urządzenia, a z ich par będą budowali 2-bitowe bramki logiczne.
  19. Naukowcy z Centrum Fotoniki Kwantowej na University of Bristol wierzą, że dzięki ich ostatnim pracom kwantowe komputery mogą pojawić się w ciągu najbliższych 10 lat, a nie, jak dotychczas przypuszczano, nie wcześniej niż za 20-25 lat. Uczeni z japońskiego Tohoku University, izraelskiego Instytutu Weizmanna oraz holenderskiego Uniwersytetu Twente, pracujący pod kierunkiem naukowców z Bristolu, udoskonalili tzw. kwantowe błądzenie losowe. Opracowana w Bristolu technika wykorzystuje dwa fotony, poruszające się po obwodach krzemowego układu scalonego. Dotychczas przeprowadzono wiele eksperymentów z kwantowym błądzeniem losowym, a cały proces może być dokładnie modelowany przez współczesną fizykę. Jednak wszystkie eksperymenty wykorzystywały jeden foton. Po raz pierwszy udało się do kwantowego błądzenia losowego zaprząc dwa fotony. Dzięki wykorzystaniu dwóch fotonów możemy prowadzić obliczenia, które są wykładniczo bardziej skomplikowane, niż wcześniej dokonywane kalkulacje. To początek nowej dziedziny badań nad kwantową informatyką. To przetarcie drogi ku powstaniu kwantowych komputerów, które umożliwią nam zrozumienie najbardziej skomplikowanych problemów naukowych - mówi profesor Jeremy O'Brien, dyrektor Centrum Fotoniki Kwantowej. Naukowcy już rozpoczęli prace nad laboratoryjnymi narzędziami badawczymi, wykorzystującymi losowe błądzenie dwóch fotonów. Zwiększenie liczby fotonów z jednego do dwóch było zadaniem bardzo trudnym, gdyż muszą one być identyczne pod każdym względem. Uczeni wierzą jednak, że teraz dodawanie kolejnych fotonów będzie łatwiejsze. Za każdym razem gdy dodamy foton, wykładniczo wzrośnie stopień skomplikowania problemów, które będziemy mogli rozwiązać. Z jednego fotonu mamy 10 wyników, system dwufotonowy daje 100 odpowiedzi, a taki, który składa się z trzech fotonów - 1000 - dodaje O'Brien.
  20. Uczeni z University College London (UCL) oraz florydzkiego National High Magnetic Field Lab (NHMFL) dowodzą, że bizmut znacznie lepiej nadaje się do produkcji układów spintronicznych niż faworyzowany fosfor. Bizmut jest kompatybilny z krzemem, jednak pierwiastkiem tym się praktycznie nie zajmowano. Wysiłki specjalistów pracujących nad spintroniką skupiły się wokół fosforu dlatego, że już obecnie jest on używany w krzemie. Brytyjscy i amerykańscy uczeni odkryli, że bizmut jest znacznie lepszym materiałem niż fosfor. Bizmut to najcięższy stabilny atom. I o ile fosfor daje nam do dyspozycji dwie wartości spinu, to bizmut na 5 orbitalach może przechowywać po 2 wartości, pozwalając na zapisanie danych w 10 kierunkach spinu. To z kolei czyni bizmut znacznie lepszym niż fosfor kandydatem na materiał wykorzystywany w komputerach kwantowych. Uczeni z UCL i NHMFL proponują połączenie zalet obu pierwiastków. W ich koncepcji bizmut służyłby do przechowywania danych, a fosfor do kontroli ich przepływu. Główny autor badań, doktor Gavin Morley z UCL stwierdził: Podczas badań pokonaliśmy takie przeszkody jak użycie bizmutu do przygotowania, kontroli i przechowywania kwantowej informacji. W tym przypadku większy znaczy lepszy gdyż większe jądro atomu bizmutu zapewnia więcej miejsca na przechowywanie kwantowej informacji.
  21. Uzyskanie fotonowych "trojaczków" to duży przełom na polu optyki kwantowej, który wpłynie też na prace nad komputerami kwantowymi. W przeszłości uzyskanie par fotonów zrewolucjonizowało optykę kwantową i umożliwiło postanie kwantowej kryptografii oraz dało nadzieję na zaprzęgnięcie fotonów do obliczeń. Teraz Thomas Jennewein, Hannes Hubel, Deny Hamel, Kevin Resch z kanadyjskiego University of Waterloo, Alessandro Fedrizzi z University of Queensland w Australii oraz Sven Ramelow z Austriackiej Akademii Nauk uzyskali trzy powiązane ze sobą fotony. Pary fotonów otrzymuje się po przepuszczeniu silnego światła laserowego przez kryształ. Foton padający na kryształ zostaje przekształcony w splecioną parę fotonów. Obecnie naukowcy dodali kolejny etap, przepuszczając jeden z fotonów przez kolejny kryształ, uzyskując dodatkowy foton. W ten sposób powstały trzy fotony, które były ze sobą splątane, gdyż początek im dał ten sam foton. Najnowsze osiągnięcie naukowe umożliwi przeprowadzenie zupełnie nowych eksperymentów i pozwoli zbadać niedostępne dotychczas zjawiska kwantowe.
  22. Zespół złożony z naukowców z czterech uczelni wyższych dokonał przełomu, który może przyczynić się do powstania komputerów kwantowych zbudowanych z... krzemu. Uczeni z University of Surrey, University College London, Herriot-Watt University oraz Instytutu Fizyki Plazmy z Utrechtu byli w stanie, po raz pierwszy w historii, kontrolować w krzemie zdolność elektronu do przebywania w dwóch miejscach jednocześnie. Elektron umieszczono w dwóch różnych miejscach za pomocą niezwykle intensywnych, krótkotrwałych impulsów lasera pracującego w dalekiej podczerwieni. W ten sposób, dzięki laserowi Dutch Felix stworono kwantową superpozycję elektronu. Oznacza to, że zbudowanie bazującego na krzemie komputera kwantowego może być w zasięgu ręki - powiedział profesor Ben Murgin z University of Surrey. W najbliższych latach mogą powstać pierwsze urządzenia dokonujące obliczeń dzięki nowej technice opracowanej przez brytyjsko-holenderski zespół.
  23. Fizycy z uniwersytetów Rice i Princeton odkryli niezwykły stan materii, w którym cząsteczki zawierają "rejestr kwantowy". Oznacza to, że zawarta w nich informacja nie może zostać utracona wskutek zewnętrznych oddziaływań. Naukowcy stworzyli niezwykle chłodny koktajl elektronów złapanych w magnetyczne pułapki, uzyskując "kwantową ciecz Halla". Uczeni, poza tym, że dokonali zadziwiającego odkrycia, chcieliby się przekonać, czy ich "płyn" może być wykorzystany do budowy komputera kwantowego. Maszyny kwantowe są niezwykle wrażliwe na wszelkie oddziaływania zewnętrzne, które zakłócają obliczenia i przechowywane informacje. Najnowsze odkrycie może być pierwszym, przełomowym krokiem, w kierunku powstania i praktycznego wykorzystania kwantowych komputerów. Już teraz wszystko wskazuje na to, że płyn ma pożądane właściwości i reprezentuje nieabelowy stan materii. Właśnie dzięki temu cząstki mają wewnętrzny "rejestr", w którym zachowują informacje o swoim poprzednim stanie. Jednak jak obiecująco by nie wyglądało najnowsze odkrycie, warto zauważyć, że to dopiero początek długiej drogi. Samo zbudowanie odpowiedniej "lodówki" chłodzącej elektrony zajęło uczonym kilka lat. Następnie przez tydzień schładzali najczystsze na Ziemi fragmenty arsenku galu do temperatury o 1/10 000 wyższej od zera absolutnego. Dopiero wówczas udało się uzyskać wspomniany powyżej niezwykły stan materii.
  24. Kanadyjska firma D-Wave wywołała przed niemal trzema laty sporą sensację, ogłaszając powstanie pierwszego na świecie kwantowego komputera. Teraz jeden z menedżerów Google'a przyznał, że wyszukiwarkowy koncern współpracuje z D-Wave nad metodami zaprzęgnięcia kwantowych obliczeń do wyszukiwania. Jak poinformował na swoim blogu Hartmut Neven, D-Wave i Google chcą, by dzięki temu wyszukiwarka łatwiej identyfikowała obiekty na zdjęciach, w plikach wideo i .pdf. Przez ostatnie trzy lata zespół Google'a badał, w jaki sposób takie problemy jak rozpoznawanie obiektów na obrazku i uczenie się na tej podstawie, może stać się możliwe dzięki wykorzystaniu algorytmów kwantowych. Wykorzystujemy przy tym algorytmy adiabatyczne, opracowane przez Edwarda Farhiego i jego współpracowników z MIT. Mogą one dostarczyć lepszych wyników niż można uzyskać za pomocą metod klasycznych. Przed kilkoma dniami, podczas konferencji Neural Information Processing Systems (NIPS 2009), Google zaprezentowało działający system, który natychmiast po nauczeniu się, jak wygląda samochód, był w stanie znaleźć samochody. Najpierw do pamięci systemu wgrano 20 000 fotografii. Na połowie z nich były samochody. Pojazdy zaznaczono ramką, tak, by system wiedział, czym jest "samochód". Później użyto kolejnego zestawu 20 000 zdjęć, z których połowa przedstawiała samochody. System Google'a zidentyfikował pojazdy znacznie szybciej niż inne tradycyjne metody. Całość pracowała na procesorze C4 Chimera firmy D-Wave i wykorzystywała adiabatyczne algorytmy kwantowe. Nie wiadomo, jak długo przyjdzie nam czekać, zanim Google zastosuje powyższe rozwiązania w praktyce. Dotychczasowe procesory D-Wave'a wymagały schłodzenia niemal do 0 absolutnego. Niewykluczone jednak, że za jakiś czas wyszukiwarkowy gigant zdecyduje się na utworzenie centrum bazodanowego, w którym połączy układy firmy D-Wave z tradycyjnymi procesorami.
  25. 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.
×
×
  • Create New...