Исследования, проводимые учеными из университета Бристоля (University of Bristol), направленные на практическую реализацию многофотонных алгоритмов квантовой обработки информации, вероятно в будущем могут привести к тому, что квантовые компьютеры, построенные на базе этих алгоритмов, будут в состоянии решать такие задачи, которые не по силам самым современным нынешним суперкомпьютерам. Практическим результатом проведенных исследований является опытный образец квантового чипа, способного выполнить то, что называют многофотонным квантовым движением (quantum walk), который, как предполагается, может приблизить эру квантовых вычислений намного ближе, чем это прогнозировалось ранее.

Случайное движение (random walk) - это математический термин, имеющий множество применений в области информатики. Случайное движение описывает траекторию движения объекта, делающего последовательные шаги в случайном направлении, как в двухмерном пространстве, так и в пространстве с большим количеством измерений. Квантовое движение - то же самое случайное движение, но переведенное в область квантовых вычислений, в котором хаотичность движения играет ключевую роль. На основе квантового движения учеными уже был разработан ряд алгоритмов квантовых вычислений, включая алгоритмы поиска, которые по эффективности в сотни и тысячи раз эффективней самых совершенных современных алгоритмов.



Кремниевый квантовый оптический чип, созданный учеными, состоит из сети сложных оптических схем. Используя специальные методики, ученые добились того, что заставили двигаться по одной оптической схеме одновременно два фотона, все прежние исследования в области квантового движения базировались на движении одного единственного фотона. Задача осложнялась тем, что для правильной работы квантового алгоритма оба фотона должны были быть абсолютно идентичными и связанными, так как эти две частицы влияют на поведение друг друга, двигаясь в пределах одной схемы. Но, поскольку данная проблема была успешно решена, то в дальнейшем, используя те же самые принципы, без труда можно будет реализовать квантовое движение сколь угодно большого количества фотонов, участвующих в квантовых вычислениях.

Можно задать вопрос, а зачем нужно увеличивать число фотонов? Ответ достаточно прост, к примеру некая оптическая схема, использующая квантовое движение при участии одного фотона способна дать 10 результатов. Эта же схема при участии двух фотонов будет способна выдать уже 100 результатов, и так дальше, по экспоненциальной зависимости. Это позволит с помощью таких схем производить настолько сложную обработку информации, которая совершенно недоступна современным суперкомпьютерам, просто "перемалывающим" огромные объемы информации.



"Используя нашу новую технологию квантовый компьютер, который может появиться менее чем через десять лет, сможет выполнять обработку данных и вычисления, которые находятся очень далеко за возможностями современных суперкомпьютеров" - комментирует профессор Джереми О'Брайен (Jeremy O'Brien), директор центра квантовой фотоники. Подробный отчет об исследовании и полученных результатах были опубликованы в последнем выпуске журнала Science.



Ключевые слова:
Квантовые, Вычисления, Компьютер, Суперкомпьютер, Кремний, Чип, Оптическая, Схема, Фотон, Quantum walk, Random walk, Алгоритм, Обработка, Информация

Первоисточник

Другие новости по теме:

Создан первый универсальный программируемый квантово-фотонный чип.

Оптический компьютер делает первые вычисления.

Google внедряет новые квантовые алгоритмы, что позволит значительное ускорение поиска.

Физики продемонстрировали первый в своем роде работоспособный квантовый логический элемент - вентиль Фредкина

Разработан один из важных стандартных блоков "квантового Интернета" будущего.

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.