Polacy stworzyli pamięć kwantową o pojemności 665 kubitów

Fot. FUW, Mateusz Mazelanik
Do budowy komputera kwantowego potrzebne są nie tylko procesory przetwarzające informacje, ale także pamięć kwantowa, w której będą przechowywane. Naukowcy z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego stworzyli pamięć kwantową, która może pomieścić 665 stanów światła.

Pamięć kwantowa stworzona w Laboratorium Pamięci Kwantowych UW zajmuje powierzchnię dwóch dużych stołów optycznych. 9 laserów oświetla zimną chmurę atomów rubidu. Dzięki temu powstaje tzw. fala spinowa, która pamięta kierunki w jakich rozchodziło się światło. Bardzo czułe kamera rejestruje kierunek rozchodzenia się światła. Kwant, czyli „porcję” światła nazywamy fotonem. Natomiast falę spinową, która jest wytwarzana przez atomy rubidu – magnonem. Poza stołem i kamerą do działania tak skonstruowanej pamięci kwantowej potrzebne są jeszcze trzy komputery, które kontrolują jej działanie.

System działa na zasadzie pułapki magnetooptycznej (MOT). W szklanej komorze próżniowej znajdują się atomy rubidu. Jest to metal, który jest wykorzystywany również między innymi w zegarach atomowych. Rubid schładza się przy pomocy laserów i pola magnetycznego do temperatury 20 mikrokelwinów. W przyszłości będzie możliwe wytwarzanie pojedynczych fotonów o kontrolowanych parametrach. Wszystko dzięki interferencji, czyli nakładaniu się na siebie, dwóch lub więcej fal spinowych (magnonów).

Polacy wykorzystali pułapkę magnetooptyczną (MOT) do stworzenia 665 kubitowej pamięci (graf. Jan Krieger)

W ostatnim czasie obserwujemy znaczące postępy w konstrukcji komputerów kwantowych. Ta dziedzina nauki i inżynierii tak naprawdę dopiero raczkuje. Powstaje wiele konstrukcji tworzonych przez zespoły naukowców i firmy takie jak IBM, Intel czy Google. Realizują one tak naprawdę ten sam pomysł, ale na wiele różnych sposobów. Do budowy komputera kwantowego, podobnie jak i tego klasycznego, potrzebne są zarówno procesory przetwarzające informacje jak pamięć, w której jest ona przechowywana. Ze względu na wielowartościową naturę przetwarzanej informacji, pamięć kwantowa znacząco różni się od pamięci RAM.

Pamięć działa dzięki schłodzonym atomom rubidu (fot. Dnn87)

Dzięki komputerom kwantowym staną się możliwe obliczenia, które komputerom operującym na logice dwuwartościowej zajęłyby tysiące a nawet i miliony lat. Po zastosowaniu odpowiednich algorytmów takie maszyny będą mogły projektować bardziej skuteczne leki, lepiej prognozować pogodę, a także zapewnią zdecydowanie bezpieczniejsze szyfrowanie. Komputery kwantowe to także ryzyko związane z koniecznością zmiany zabezpieczeń we wszystkich instytucjach jak i u zwykłych użytkowników sieci. Zagrożone są też kryptowaluty, które opierają się na algorytmach, które dla komputera kwantowego o odpowiedniej mocy będą bardzo łatwe do złamania. Zanim to jednak nastąpi według prognoz minie jeszcze co najmniej 10 lat. | CHIP

Źródło: FUW