Ученым удалось разработать систему, в которой тысячи пар атомов,
находящиеся в узлах оптической решетки, одновременно обмениваются
спинами. Это
может стать важным шагом на пути к созданию квантового компьютера,
сообщается в пресс-релизе Национального института стандартов и
технологий (НИСТ) США.
Принцип работы квантового компьютера базируется на уникальных
свойствах микрочастиц, не имеющих аналогов в знакомом нам микромире. Так, например, параметр спин может принимать два значения
(условно называемые 0 и 1), уникальность же состоит в том, что он может
принимать их одновременно. Благодаря этому свойству спинов в качестве единицы информации
в квантовых компьютерах используются так называемые кубиты, которые в
отличие от обычного бита могут принимать не только два значения 0 и 1,
но и эти два значения одновременно. Таким образом, система из N кубитов может обрабатывать 2N значений одновременно, поэтому потенциал квантовых компьютеров значительно превосходит возможности современных ЭВМ.
Элементами архитектуры квантового компьютера (как и обычного)
являются логические вентили. Обратимый вентиль (SWAP gate) обеспечивает
обмен состояниями в паре кубитов (если первый атом имел спин 0, а
второй — спин 1, то первый получил спин 1, а второй — спин 0). В полуобратимом вентиле (half-SWAP gate), который еще никому
не удалось создать, этот процесс останавливается на середине: оба атома
имеют одновременно спин 0 и 1 (то есть находятся в неопределенном
состоянии), имеет место так называемая "запутанность" (entanglement). Даже если два запутанных атома физически разделить, то
информационная связь между ними все равно сохраняется: если мы
определим спин одного, то мы автоматически узнаем спин другого. Группа специалистов из Мэрилэндского университета и из НИСТ,
которой руководил нобелевский лауреат Уильям Филлипс, занималась
операцией обмена спинами. При помощи лазера они разместили в узлах двух оптических
решеток атомы рубидия. В начале опыта все атомы имеют одинаковый спин.
Затем под воздействием радиоволн спин атомов в одной из решеток
изменяется на противоположный. Затем решетки совмещаются так, чтобы в
каждой ячейке оказалась пара атомов. Далее по законам квантовой
механики начинается колебательный процесс: атомы в каждой ячейке
обмениваются спинами и вся система поочередно принимает значения 0 и 1
с периодичностью примерно 0,4 миллисекунды. Созданная система работает как обратимый вентиль. Создать
полуобратимый вентиль ученым пока не удалось: для этого необходимо
разделить атомы в момент обмена спинами, пока они находятся в
запутанном состоянии. Сейчас группа Филлипса работает над этой задачей.
По материалам Lenta.ru
| 
