Учёным из Великобритании, Канады и Германии удалось в течение 39 минут удерживать атомы фосфора в состоянии квантовой суперпозиции при комнатной температуре. На квантовом компьютере за такое время с помощью каждого из этих атомов можно было бы провести два миллиона вычислительных операций. Теперь перспектива прихода квантовых компьютеров на смену обычным выглядит ещё менее фантастической.
Компьютеры, которыми мы привыкли пользоваться, содержат информацию в битах, каждый из которых принимает значение 0 либо 1. А вот квантовые биты, или кубиты, могут находиться в состоянии суперпозиции, то есть быть «нулём» и «единицей» одновременно, что позволяет значительно быстрее обрабатывать информацию. Столь больших квантовых компьютеров, чтобы они в самом деле могли превзойти обычные, пока не создано. Но главная проблема, которую необходимо преодолеть, – это тот факт, что работать квантовый компьютер может лишь при температуре близкой к абсолютному нулю.
Стеффани Симмонс из Оксфордского университета и её коллеги провели эксперимент, в ходе которого атомы фосфора, исполняющие роль кубитов, изначально заморозили до «комфортной» для квантового компьютера температуры, с помощью магнитного поля привели их в состояние квантовой суперпозиции, а затем лазером удалили окружающие их электроны, которые, по предположению учёных, были одним из факторов, мешавших атомам сохраняться в состоянии суперпозиции. Судя по всему, учёные не ошиблись: данное состояние сохранялось в течение трёх часов, при том что во время предыдущих аналогичных опытов кубиты находились в нём лишь три минуты.
Наиболее значимые результаты учёные, опубликовавшие свою работу в журнале Science, получили после того, как разогрели квантовую систему до 25°C – несмотря на такую высокую по сравнению с абсолютным нулём температуру, атомы сохраняли состояние суперпозиции целых 39 минут. После этого, чтобы завершить эксперимент, их вновь пришлось заморозить, но, как объясняют учёные, это было вызвано лишь ограничениями существующей измерительной техники, а не какими-то фундаментальными проблемами.
У кубитов в суперпозиции существует особая характеристика, называемая спином и характеризующая, в каком именно промежуточном состоянии между нулём и единицей находится кубит. В описанном эксперименте состояние всех атомов было одинаковым, но для настоящего квантового компьютера понадобится, чтобы каждый из них был «индивидуален». Впрочем, учёные подчёркивают, что главным результатом эксперимента стало доказательство принципиальной возможности удержать атомы в состоянии суперпозиции в течение долгого срока при комнатной температуре.
Источник: CyberSecurity
|
