В NEC удалось добиться квантовой связанности

Исследователи корпорации NEC достигли существенного прогресса в области квантовых вычислений. Развитие этого направления может привести к тому, что машины, равные по мощности наиболее крупным компьютерам современности, уменьшатся до размеров карманного калькулятора.

Достижение ученых заключается в удачном соединении между собой пары квантовых битов, или кубитов (qubit), которое позволяет им действовать как единое целое. Причем впервые такой результат был получен для твердотельных кубитов. Исследования возглавлял Цай Джау Чен, партнер-исследователь лаборатории фундаментальных исследований NEC.

Кубиты являются аналогами классических битов информации, но их свойства таковы, что без решения сложнейших технических проблем воплотить на практике богатейший потенциал квантовых вычислений невозможно.

В эксперименте, проведенном NEC, одна пара кубитов в течение одной миллионной доли секунды удерживалась в состоянии, известном как квантовая связанность, которое является ключом к реализации квантовых вычислений.

Одно из замечательных свойств кубитов состоит в том, что они могут хранить не просто логический ноль или единицу, но и совмещать эти состояния одновременно.

По мере роста числа кубитов, растет число четко различимых состояний, представленных связанными кубитами. Два кубита могут хранить четыре состояния, которые можно обрабатывать одновременно. Для трех кубитов число таких состояний вырастает до восьми и так далее.

Над структурой, состоящей только из 10 кубитов можно выполнять 1024 операции одновременно, что аналогично по мощности системам с массивной параллельной обработкой. Для 40 кубитов число одновременных операций вырастает до одного триллиона.

«Квантовый компьютер, состоящий из 100 кубитов может в течение тысячной доли секунды решить задачу, над которой такая машина, как Earth Simulator, «трудилась» бы в течение 100 миллионов лет», — заметил Цай.

Однако сейчас исследователи не думают, что квантовые компьютеры заменят сразу же все типы вычислительных машин. Первая задача, к решению которой могут быть «привлечены» эти вычисления — факторизация, непосредственно применяемая для взламывания кодов.

В большинстве современных систем шифрования за основу берется неспособность современных компьютеров выполнять факторизацию очень больших чисел, служащих ключами шифрования. Природа квантовых вычислений, предполагающая массивную параллельную обработку сделает эту задачу тривиальной.

«Квантовые вычисления привлекают большое внимание правительственных кругов, поскольку реализация этого вида вычислений существенно отразится на структуре защиты военных и финансовых систем», — подчеркнул Эичи Маруяма, директор по передовым системам японского института Institute of Physical and Chemical Research (RIKEN).

Он отметил также, что квантовые компьютеры могут быть значительно дешевле классических машин. Практического применения этих компьютеров можно ожидать через 10-30 лет.

Очередной задачей, поставленной перед группой Цая, является увеличение периода пребывания кубита в состоянии связанности.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями