Przesyłanie informacji w komputerach kwantowych przebiega inaczej niż przypadku “zwykłych” komputerów. Te drugie korzystają z bitów, które mogą przyjmować wartości wynoszące 0 bądź 1. Pierwsze opierają się natomiast na kubitach, które nie mają ograniczenia w postaci “zero-jedynkowości”. Kubity mogą być zarówno jednym i drugim. W efekcie mogą umożliwiać wykonywanie obliczeń, które klasycznym komputerom zajęłyby tysiące lat.
Czytaj też: Powstał komputer kwantowy z 256 kubitami. Jego twórcy zamierzają bić kolejne rekordy
Komputery kwantowe mają jednak pewne ograniczenia. Chodzi między innymi o wrażliwość na ciepło i wibracje. W efekcie muszą one być przechowywane w temperaturze bliskiej zera absolutnego. Przedstawiciele Uniwersytetu Stanforda twierdzą, że ich projekt jest mniej skomplikowany, dzięki czemu jego wrażliwość na zewnętrzne zakłócenia jest niższa. Jak wyjaśniają naukowcy, ich komputer to w zasadzie gigantyczny układ fotoniczny. Tworzące go komponenty składają się na dwa główne elementy, czyli pierścień magazynujący oraz jednostkę rozpraszającą. Szczegóły na ten temat są dostępne na łamach Optica.
Komputer kwantowy zaprojektowany na Uniwersytecie Stanforda ma stosunkowo prostą strukturę
W normalnych warunkach, chcąc zbudować tego typu komputer kwantowy, musiałbyś wykorzystać tysiące emiterów kwantowych, uczynić je wszystkie w pełni nierozróżnialnymi, a następnie zintegrować je w formie gigantycznego układu fotonicznego. W przypadku tego projektu potrzebujemy zaledwie garstki stosunkowo prostych komponentów, a rozmiar maszyny nie rośnie wraz z rozmiarem programu kwantowego, który chcemy uruchomić. Ben Bartlett, główny autor badania
Projekt składa się z dwóch głównych sekcji: pierścienia magazynującego i jednostki rozpraszającej. Ten pierwszy działa podobnie do pamięci w zwykłym komputerze i zajmuje się przechwytywaniem fotonów, które przemieszczają się wokół pierścienia. Kierunek tego przemieszczania określa wartość kubitu. Naukowcy mogą manipulować fotonem, kierując go z pierścienia magazynującego do jednostki rozpraszającej, gdzie trafia do wnęki zawierającej pojedynczy atom.
Czytaj też: W świecie kwantów, czas może płynąć wstecz
Następnie foton wchodzi w interakcję z atomem, powodując ich wzajemne splątanie. Później foton wraca do pierścienia magazynującego, a laser zmienia stan atomu. Dzięki wspomnianemu splątaniu manipulowanie atomem wpływa również na stan jego “sparowanego” fotonu. Jeśli tego typu rozwiązania uda się wprowadzić do codziennego użytku, to mógłby to być prawdziwy przełom w prowadzeniu badań i wykonywaniu zaawansowanych obliczeń.