Для исследователей, работающих для строительства квантовый компьютер, скорость является существенной. Поэтому квантовые биты данных длятся просто миллиардные части секунды, слишком короткой для ученых, чтобы сделать значащие вычисления. Но в сегодняшней Науке, исследователи сообщают о новом, ультрабыстром способе управлять квантовыми данными.
Открытие является маленьким, но важным шагом к созданию машин, которые, в секундах, могут закончить вычисления, которые взяли бы эры на текущих суперкомпьютерах.И в стандартных компьютерах и в квантовых компьютерах, данные представлены битами, проживающими в одном из двух государств, 0 или 1. Но квантовые компьютеры имеют дополнительную уловку. Они могут использовать в своих интересах нечеткий квант механическое понятие, известное как «суперположение государства». Это говорит, что квантовая система, такая как ориентация вращения электрона, одновременно существует во всех его возможных государствах, пока это не измеряется или наблюдается.
Например, вместо того, чтобы быть простым 1 или 0, квант бит или кубит, мог быть одной третью 1 и две трети 0 или любая другая комбинация. Когда этот нечеткий кубит включен в логическую операцию, компьютер по существу вычисляет все возможные исходы одновременно. Проблема, кубиты в твердотельных компонентах – тип, одобренный исследователями, надеющимися сделать полномасштабный квантовый компьютер – разваливается слишком быстро.Для управления мимолетной информацией о кванте быстрее физик Дэвид Ошалом и коллеги в Калифорнийском университете, Санта-Барбара, и Университет штата Пенсильвания, университет Парк, начали с полупроводника, названного цинковым селенидом кадмия (ZnCdSe) и лазерной установкой, разработанной для обмана электронов вокруг в материале.
Как все электроны, у тех в ZnCdSe есть вращение, квантовое механическое свойство, связанное с магнетизмом. Обычно, вращения электронов ZnCdSe имеют тенденцию заставлять их блуждать свой собственный путь.
Но путем уничтожения полупроводника с пульсом с 100 фемтосекундами циркулярного поляризованного синего света, исследователи заставили группу электронов нести то же вращение.Для управления этими вращениями исследователи тогда запустили второй пульс с 100 фемтосекундами, этот содержащий фотоны сине-зеленого света. Индивидуально, эти фотоны более низкой энергии слишком слабы, чтобы быть абсорбированными электронами в полупроводнике. Но поскольку они прошли через полупроводник, Ошалом объясняет, их коллективное присутствие эффективно создало краткое магнитное поле, выявившее электронные вращения в новую ориентацию.
В последнем шаге группа использовала третий пульс с 100 фемтосекундами для определения электронных вращений в их новом государстве.Теоретически, методы позволили бы исследователям выполнять приблизительно 1 миллион таких манипуляций, прежде чем информация о кванте развалится, несмотря на то, что бригада еще не продемонстрировала энергии вычисления.
Тем не менее, способность управлять информацией о кванте так быстро «является очень важным этапом», говорит Стюарт Уолф, эксперт по квантовой механике в Управлении перспективного планирования оборонных научно-исследовательских работ Пентагона в Арлингтоне, Вирджиния.