Uutta puhtia kvanttitietokoneen kehitykseen

Harvard-Smithsonian Center for Astrophysicsin (CfA) fyysikko Hannes Pichler ja hänen kollegaansa ovat ehdottaneet uutta tapaa rakentaa kvanttitietokone käyttäen vain yhtä atomia.

Valokvantteja (fotoneja) voidaan käyttää informaation kantajina ja toimimaan kuin kubitit, mutta niiden olisi myös vuorovaikutettava keskenään. Normaaleissa olosuhteissa näin ei tapahdu, joten haasteena on luoda korrelaatio niiden välille.

Uuden idean ajatus on, että atomista tulevat valofotonit toimisivat vuorovaikutuksessa omien peilikuvaheijastustensa kanssa. Atomista emittoituvat fotonit heijastuvat peilistä ja voivat uudelleen vuorovaikuttaa atomin kanssa näin syntyvän erittäin pienen viiveen avulla.

Tämä viive johtaa siihen, että yhdistetyistä fotoneista muodostunut aaltomuoto on niin monimutkainen, että periaatteessa mikä tahansa kvanttilaskenta voidaan toteuttaa yksinkertaisesti mittaamalla emittoituneita fotoneja.

Tämä teoreettinen löytö ei ole vain kvanttitekniikan ja informaation käsitteellinen läpimurto, vaan se avaa oven uudelle tekniikan. Erityisesti ehdotus on houkutteleva, koska se minimoi tarvittavia resursseja tukeutumalla alkutekijöihin, joita on jo esitelty huipputason kokeiluissa.

Aalto-yliopistossa on jo jonkin aikaa tehty suprajohtavien kvanttipiirien kehitystyötä. Suprajohtavat piirit mahdollistavat erittäin tarkat kvanttibitit eli kubitit.

Nyt päästään aloittelemaan myös kvanttitietokoneen rakentamista sillä Teknologiateollisuuden 100-vuotissäätiö sekä Jane ja Aatos Erkon säätiö ovat myöntäneet tarkoitukseen yhteensä 950 000 euron rahoituksen.

Aalto-yliopiston dosentin Mikko Möttösen vetämän työryhmän on tarkoitus rakentaa ensin kvanttiprosessori, jota voi tulevaisuudessa skaalata suuremmaksi.

Työryhmässä on Aalto-yliopiston lisäksi mukana tutkijoita Turun yliopistosta ja VTT:stä. Nyt saadulla rahoituksella ryhmä pystyy avaamaan kvanttitietokoneen kehitystyön, muttei saattamaan sitä loppuun. Ryhmän työtä tukee myös EU:n vuonna 2018 alkava miljardin euron lippulaivahanke, jossa vauhditetaan kvanttiteknologian kehitystä yhdessä jäsenvaltioiden ja yritysten kanssa.

Aiheesta aiemmin:

Kvanttitietokoneen rakentaminen yksinkertaistuu