Ученые разрабатывают оптический квантовый компьютер нового типа

В то время как в обычных компьютерах единицами информации являются двоичные цифры или биты, в квантовых компьютерах единицами измерения являются квантовые биты или кубиты. В обычном компьютере информация в основном переносится электричеством в ячейках памяти, состоящих из полевых транзисторов, но в квантовом компьютере, в зависимости от типа компьютера, носителями информации являются гораздо более мелкие частицы, например ионы, фотоны и электроны.

Информация о кубите может нести определенную характеристику этой частицы (например, спин электрона или поляризацию фотона), которая может иметь два состояния. Хотя значения обычного бита равны 0 или 1, в квантовом бите возможны также промежуточные варианты этих значений. Промежуточное состояние называется суперпозицией. Это свойство дает квантовым компьютерам возможность решать задачи,

Исследователи Института физики Тартуского университета показали, что микрокристаллы, синтезированные на основе смешанных оптических кристаллических матриц фторидов, легированных эрбием, празеодимом и некоторыми другими ионами редкоземельных элементов, могут работать как кубиты, обеспечивающие сверхбыстрые оптические квантовые вычисления.

Ученые говорят, что до сих пор обнаружение таких электронных состояний редкоземельных ионов не считалось возможным, и поэтому ученые не искали среди них такие состояния, подходящие для кубитов. До сих пор в основном спиновые состояния атомных ядер изучались на роль кубитов. Однако их частота в миллион раз ниже, чем частота квантовых битов. Вот почему также квантовые компьютеры созданы на основе этих кубитов. И они будут значительно медленнее, чем компьютеры с квантовыми битами на основе электронных состояний.

Сверхбыстрый рабочий цикл позволит преодолеть одно из основных препятствий на пути создания квантовых компьютеров. Кубиты очень чувствительны к своему окружению, поэтому любое вмешательство окружающей среды может привести к ошибкам в квантовых вычислениях.

Установлено, что метод спектрального прожигания дырок, ранее разработанный в Институте физики Тартуского университета, может быть использован для выбора набора кубитов в микрокристалле, выступающем в качестве экземпляра компьютера. По словам Хижнякова, на сегодняшний день это один из самых мощных методов оптической спектроскопии, который позволяет находить в микрокристалле те ионы, которые наиболее подходят для использования в качестве компьютерных кубитов.

Хотя до реально работающего квантового компьютера еще далеко, но исследователи лаборатории лазерной спектроскопии Тартуского университета приступили к созданию пилотного прототипа квантового компьютера на основе нового метода. По словам исследователей, они находятся в преддверии презентации работы основных элементов квантового компьютера нового типа.