«Квантовый пинбол»: физики смоделировали один из видов квантовых алгоритмов

Существует несколько типов квантовых вычислений. Самый известный — на основе квантовых вентилей. Другой — адиабатический. Пример такого компьютера — D-Wave, хотя не все эксперты считают его по-настоящему квантовым. Третий тип — использует частный случай классических случайных блужданий, так называемые квантовые блуждания.

Математическая модель, лежащая в его основе, описывает процесс случайных изменений, или шагов. В квантовом варианте вероятность измеряется через поведение квантового объекта, например, фотона. В таком случае создается очень сложная конфигурация оптических волокон, по которым бродит частица. Проблема компьютера, основанный на квантовых блужданиях, в том, что в нем отсутствует программируемый элемент, пишет Ars Technica.

Однако, в бозе-конденсатах роль света и материи взаимозаменяема. Бозе-конденсат — это скопище очень холодных атомов, находящихся в одном квантовом состоянии. Это значит, что они ведут себя как одна частица. Когда в нее попадает луч света, он начинает двигаться, но направление зависит от внутреннего состояния бозе-конденсата, которое можно задать микроволновым импульсом.

Авторы исследования показали, что пространственным движением бозе-конденсата можно управлять серией микроволновых и лазерных импульсов.

В этом «квантовом пинболе» каждый раз, когда бозе-конденсат ударяется о препятствие, «шар» отправляется в несколько направлений сразу и снова сталкивается, пересекает свои же траектории. Эти столкновения снижают вероятность прохождения бозе-конденсатом одних шагов, и повышает вероятность других — именно то, что и требуется от квантового компьютера.

Пока это только шаг к реализации такого типа квантового компьютера. Исследователи доказали, что могут заставить бозе-конденсат совершать квантовые блуждания, но не запрограммировали его на решение какой-либо задачи.   

Новый шаг к созданию универсального квантового компьютера сделали физики Японии. Они добились создания голономных квантовых вентилей при нулевом магнитном поле и при комнатной температуре.