Zespół naukowców z National Tsing Hua University (NTHU) na Tajwanie zaprezentował właśnie swój nowatorski kompaktowy komputer kwantowy, który wykorzystuje zaledwie jeden wielowymiarowy foton zdolny do kodowania informacji w 32 przedziałach czasowych. To urządzenie zostało zaprezentowane podczas konferencji prasowej, na której zespół wykorzystał algorytm Shora do rozwiązania problemu rozkładu na czynniki pierwsze.
Naukowcy pracujący nad komputerami kwantowymi na co dzień mierzą się z wyzwaniami takimi, jak konieczność stosowania ekstremalnie niskich temperatur i dużego zużycia energii. Zespół z Tajwanu postanowił poradzić sobie z tym wyzwaniem, stosując w swoim komputerze kwantowym pojedynczy wielowymiarowy foton. W efekcie ich komputer kwantowy nie ma aż tak wysokich wymagań. Ten foton zawiera pakiet falowy z 32 przedziałami czasowymi lub wymiarami informacji, umożliwiając wydajne kodowanie i przetwarzanie danych.
Czytaj także: To się nazywa osiągnięcie. Nowy komputer kwantowy z gigantycznym rekordem
Jednym z wielu problemów, które, póki co trapią komputery kwantowe, jest stosunkowo częste — w porównaniu do komputerów klasycznych — występowanie błędów i utraty informacji. Najczęściej spowodowane są one polami magnetycznymi, czy też wibracjami. Z fotonami jest jednak nieco inaczej. Twórcy nowego komputera wskazują tutaj, że foton może przesyłać dane na duże odległości i zazwyczaj nie występują tutaj żadne zakłócenia. Możliwe zatem, że to właśnie fotonowe komputery kwantowe zdominują ten sektor technologii. Zważając na potencjalne możliwości takich urządzeń, z pewnością taka opcja też zostanie wkrótce przetestowana. Jakby nie patrzeć istnieje grupa zadań, z którymi klasyczne komputery mogłyby się męczyć tysiącami lat, a komputer kwantowy jest w stanie sobie z nimi poradzić w minuty, czy nawet sekundy. Doskonałym przykładem może być tutaj rozkład na czynniki pierwsze: komputery kwantowe wykonują takie obliczenia sto milionów razy szybciej niż komputery tradycyjne.
W swoim najnowszym projekcie zespół z NTHU pomyślnie wykorzystał algorytm Shora do rozkładu liczb pierwszych na czynniki pierwsze poprzez manipulowanie pakietem fal pojedynczego fotonu, który kodował 32 tryby przedziałów czasowych. To chyba najlepsza ilustracja imponującego potencjału do przetwarzania informacji za pomocą pojedynczego fotonu.
Zespół zauważył również, że przy użyciu obecnie dostępnych modulatorów elektrooptycznych, które mogą obsługiwać pasma do 40 GHz, możliwe byłoby zakodowanie ponad 5000 trybów przedziałów czasowych na dłuższych pojedynczych fotonach. Podczas gdy zarządzanie stanami o dużej liczbie wymiarów jest bardziej złożone niż praca z kubitami, ich badanie pokazuje, że te stany przedziałów czasowych można dokładniej przygotować i precyzyjnie kontrolować za pomocą kompaktowej programowalnej pętli światłowodowej.
Czytaj także: Pierwszy na świecie komputer kwantowy odporny na błędy
Konstruktorzy tajwańskiego komputera wskazują także, że bramki kwantowe o dużej liczbie wymiarów mogą poprawić skalowalność poprzez manipulowanie wieloma fotonami, zmniejszając w ten sposób potrzebę wykorzystywania dużej liczby źródeł i detektorów pojedynczych fotonów. To uproszczenie paradoksalnie może zwiększyć precyzję obliczeń kwantowych i zmniejszyć liczbę błędów generowanych w trakcie obliczeń przez komputer kwantowy. Badania sugerują również, że stany o dużej liczbie wymiarów są bardziej odporne na szum, co sprawia, że fotony zakodowane w przedziałach czasowych doskonale nadają się do obliczeń kwantowych.
Warto tutaj dodać, że nowatorski komputer nie wymaga do prawidłowego działania stosowania niezwykle masywnych układów chłodzenia. Wszystkie powyższe informacje wskazują, że świat nauki otrzymał właśnie nowe urządzenie, które może się okazać przełomowe dla takich sektorów jak kryptografia, bezpieczeństwo danych, czy też sztuczna inteligencja. Kto wie, być może to właśnie najmniejszy komputer kwantowy na świecie, będzie tym, który rozpocznie prawdziwą kwantową rewolucję.