Quantum Computers: MIT e Harvard si avvicinano a "Quantum Simulator"

I computer quantistici sono il sacro graal dell'ingegneria del 21 ° secolo, poiché la loro stranezza quantica li permetterebbe di contenere informazioni e risolvere problemi molto più complessi di quanto possano gestire anche i migliori supercomputer di oggi.

Come riferiscono Mercoledì in due articoli pubblicati in Natura i ricercatori di Harvard, del Massachusetts Institute of Technology e della University of Maryland non hanno ancora creato un computer quantico in tutta la sua gloria, ma sono andati molto d'accordo. Hanno invece costruito quello che è noto come un simulatore quantistico. Manca la quasi infinita versatilità di un computer quantistico, ma utilizza i principi quantistici per risolvere problemi molto specifici.

Quindi, cosa ci vorrebbe esattamente per considerare questo sistema un computer quantistico? Il professore di Harvard Mikhail Lukin, il co-protagonista di uno dei giornali, racconta Inverso il problema è triplice.

"Dovremmo aumentare il numero di qubit disponibili, migliorare la coerenza o ridurre l'errore di questi qubit e aumentare il livello di programmabilità del sistema, quindi renderlo in grado di risolvere un numero maggiore di problemi", dice.

I ricercatori sono stati in grado di catturare e manipolare 51 singoli atomi o qubit per creare un simulatore quantistico. Questo è il più grande set di qubit mai assemblato per un simulatore di questo tipo. Invece di particelle di ioni caricate, i ricercatori sono stati i primi a utilizzare atomi neutri con proprietà identiche. A differenza degli ioni, gli atomi neutri non si respingono. Ciò ha permesso di riunire un gruppo così ampio di qubit.

I Qubit sono le unità sottostanti che rendono possibile il calcolo quantico. In un computer standard, tutti i tweet digitati vengono memorizzati come binari o una serie di zeri o uno. In un computer quantico, i dati sono memorizzati in qubit che possono essere qualsiasi cosa da un fotone, un elettrone o un nucleo.

Un po dovere essere uno o uno zero, mentre un qubit può essere uno e zero allo stesso tempo. Sì, è molto indeciso, ma consente ai computer quantistici di archiviare in modo esponenziale più dati rispetto alle macchine binarie. I 51 atomi che i ricercatori sono riusciti a catturare potrebbero rappresentare oltre 2 miliardi di valori. Permettendo agli scienziati di risolvere problemi di ottimizzazione come il problema del commesso viaggiatore e simulare fenomeni fisici che altrimenti non potrebbero.

"Queste interazioni studiate sono di natura quantistica", ha detto Alexander Keesling a un dottorato di ricerca. studente e co-autore dello studio in una dichiarazione. "Se si tenta di simulare questi sistemi su un computer, si è limitati a dimensioni di sistema molto ridotte e il numero di parametri è limitato. Se rendi i sistemi sempre più grandi, molto rapidamente esaurirai memoria e potenza di calcolo per simularlo su un computer classico. Il modo per aggirare questo è costruire il problema con particelle che seguono le stesse regole del sistema che stai simulando - ecco perché lo chiamiamo simulatore quantistico."

Dice Lukin Inverso non c'è un lasso di tempo in cui i computer quantistici diventeranno una realtà, ma questa ricerca ha dato agli scienziati la possibilità di fare confusione con cose che erano completamente fuori dal regno dei computer che usiamo oggi. Questo apre la porta per comprendere ulteriormente le complessità del mondo in cui viviamo in un modo completamente nuovo.

Gli scienziati vogliono costruire un computer quantistico delle dimensioni di un campo da calcio.