Kuditteja ja kurveja

Tutkijat ovat jälleen kehittäneet ja löytäneet menetelmiä, jotka voisivat viedä kvanttitietokoneen toteutusta eteenpäin.

Esimerkiksi Moskovassa MIPT:n ja Russian Quantum Centerin fyysikot ovat kehittäneet menetelmän, joka edistänee universaalien kvanttitietokoneiden luontia.

Kvanttitietokoneissa käytetään kubitteja mutta laskelmat edellyttävät paitsi kubittien tilan säilyttämistä myös niiden vuorovaikutusta toistensa kanssa. Järjestelmässä, jossa on kymmeniä tai satoja kvanttibittejä tehtävä onkin haasteellinen.

Vladimir Man'ko, Aleksey Fedorov ja Evgeny Kiktenko alkoivat tutkia ongelmaa toisesta suunnasta. Sen sijaan, että yrittää ylläpitää suuren kubittijärjestelmän vakautta, he yrittävät lisätä laskelmissa tarvittavia ulottuvuuksia. He tutkivat mahdollisuutta käyttää laskelmissa kuditteja (qudits) kubittien (qubit) sijaan.

Kuditit ovat kvanttiobjekteja, joilla on enemmän kuin kaksi mahdolliset tilaa. Siten on kolme tilan qutrits ja kuvassa esiintyvä neljän tilan ququarts, jne. Kuditit, jolla on neljä tai viisi tasoa pystyy toimimaan kuin kahden "tavallisen" kubitin järjestelmänä, ja kahdeksan tasoa riittää jäljittelemään kolmen kubitin järjestelmää.

Venäläistutkijat osoittivat, että yhdellä viisitasoisella quditillä, joka on luotu käyttäen keinotekoista atomia, on mahdollista suorittaa täydellisiä kvanttilaskennan toimituksia.

Myös se, että voitaisiin ylittää kvanttimaailman ja klassisen maailman välinen raja auttaisi kvanttitietokoneen toteuttamista.

Okinawa Institute of Science and Technology Graduate Universityn (OIST) tutkijat lähtivät etsimään tätä rajaa ja osoittivat, että se mitä ajateltiin olevan kvantti-ilmiö, voidaan selittää klassisesti.

He tutkivat valon ja aineen vuorovaikutusta elektroniryhmän ja mikroaaltojen välillä. Syntyneet kuvan kaarevat linjat edustavat havaittuja muutoksia sähkömagneettisessa mikroaaltotehossa ja elektronien aktiivisuudessa. Jos niihin ei olisi syntynyt vaikutusta, linjat olisivat suoria.

Kyseessä on merkki vahvasta kytkennästä, joka tutkijoiden mukaan voitaisiin luokitella klassisesti, kvanttimaailman sijaan.

"Vaikka vahva kytkentä itsessään on klassinen sen voi tuoda kvanttiolosuhteisiin käyttämällä epälineaarisuutta kubittina. Jos käytössäsi on vahva kytkentä voit vaihtaa kvantti-informaatiota kubittien, valon ja hiukkasten välillä, jotka voivat toimia kvanttimuisteina", toteaa OIST:n Denis Konstantinov.