Kaksi täysin lomittunutta kudittia

Kesällä 2022 Innsbrukin yliopiston tutkijat osoittivat, että kvanttitietokone voi toimia laveammin kuin vain kuin nollan ja ykkösen avulla.

Kokeellinen fyysikko Martin Ringbauer, totesi silloin, että "Niiden rajoittaminen binäärijärjestelmiin estää näitä laitteita käyttämästä todellista potentiaaliaan."

Silloin Thomas Monzin tiimi onnistui myös kehittämään kvanttitietokoneen, joka pystyy suorittamaan mielivaltaisia laskelmia kvanttinumeroilla eli kuditeilla, mikä vapauttaa enemmän laskentatehoa vähemmillä kvanttihiukkasilla.

Koneessa informaatio tallennettiin yksittäisiin loukkuun jääneisiin kalsiumatomeihin, joista jokaisella on luonnollisesti kahdeksan eri tilaa, joista tyypillisesti vain kahta käytetään informaation tallentamiseen. Itse asiassa melkein kaikilla olemassa olevilla kvanttitietokoneilla on pääsy useampaan kvanttitilaan kuin mitä ne käyttävät laskemiseen.

Nyt toinen tutkijaryhmä esittelee tavan luoda tehokkaasti tällaisten korkeadimensionaalisten järjestelmien lomittumista tehokkaampien laskelmien mahdollistamiseksi.

ETH Zürichin kokeellisen fyysikon Pavel Hrmon mukaan: "Kuditti-pohjaisten kvanttitietokoneiden haasteena on ollut luoda tehokasta lomittumista korkeamman ulottuvuuden infromaationkantajien välille."

Nature Communications -lehdessä julkaistussa tutkimuksessa Innsbruckin yliopiston tiimi raportoi nyt, kuinka kaksi kudittia voidaan lomittaa toisiinsa täysin ennennäkemättömällä suorituskyvyllä, mikä tasoittaa tietä tehokkaammille ja vahvoille kvanttitietokoneille.

Ratkaisevaa kaikkeen kvanttitietokoneella suoritettavaan laskelmaan on kvanttilomittuminen. Lomittuminen on yksi ainutlaatuisista kvanttiominaisuuksista, jotka tukevat kvantin mahdollisuuksia ylittää huomattavasti klassiset tietokoneet tietyissä tehtävissä. Kuitenkin tämän potentiaalin hyödyntäminen vaatii vankan ja tarkan korkeamman ulottuvuuden lomittumisen luomista.

Innsbruckin yliopiston tutkijat pystyivät nyt lomittamaan täysin kaksi qudittia, joista kukin oli koodattu jopa viiteen yksittäisen kalsiumionin tilaan. Tämä antaa sekä teoreettisille että kokeellisille fyysikoille uuden työkalun siirtyä yli binääri-informaation käsittelyn, mikä voisi johtaa nopeampiin ja vankempiin kvanttitietokoneisiin.

Martin Ringbauer selittää: "Kvanttijärjestelmissä on monia käytettävissä olevia tiloja, jotka odottavat käyttöä kvanttilaskentaan sen sijaan, että ne rajoittaisivat niitä toimimaan vain kubittien kanssa." Monet nykypäivän haastavimmista ongelmista niinkin erilaisilla aloilla kuin kemia, fysiikka tai optimointi, voivat hyötyä tästä luonnollisemmasta kvanttilaskennan kielestä.

Aiheesta aiemmin:

Neljä ulottuvuutta kvanttiviestintään

Enemmän kuin kubitti: Kvanttilaskentaa kutriteilla

Kuditteja ja kurveja