Οι περισσότεροι κβαντικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν δυαδική κωδικοποίηση για την αποθήκευση πληροφοριών σε qubits—το κβαντικό ανάλογο των κλασικών bit 0 ή 1. Ο περιορισμός τους σε δυαδικά συστήματα εμποδίζει αυτές τις συσκευές να αξιοποιήσουν τις πραγματικές τους δυνατότητες.
Έχοντας το κατά νου, μια ομάδα με επικεφαλής τον Thomas Monz στο Τμήμα Πειραματικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Ίνσμπρουκ έχει αναπτύξει με επιτυχία έναν κβαντικό υπολογιστή που μπορεί να εκτελεί αυθαίρετους υπολογισμούς με τα λεγόμενα κβαντικά ψηφία (qudits).
Με απόδοση παρόμοια με το qubit κβαντικούς επεξεργαστές, αυτή η προσέγγιση επιτρέπει την εγγενή προσομοίωση υψηλών διαστάσεων κβαντικά συστήματα και πιο αποτελεσματική εφαρμογή αλγορίθμων που βασίζονται σε qubit.
Αυτός ο νέος κβαντικός υπολογιστής αποθηκεύει πληροφορίες σε μεμονωμένα παγιδευμένα άτομα ασβεστίου. Κάθε άτομο αποτελείται από οκτώ διαφορετικές καταστάσεις. Συνήθως μόνο δύο από αυτές τις καταστάσεις χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση πληροφοριών. Πράγματι, σχεδόν όλα τα υπάρχοντα κβαντικούς υπολογιστές έχουν πρόσβαση σε περισσότερες κβαντικές καταστάσεις από αυτές που χρησιμοποιούν για υπολογισμούς.
Ο Thomas Monz είπε, «Σχεδόν όλοι οι υπάρχοντες κβαντικοί υπολογιστές έχουν πρόσβαση σε περισσότερους κβαντικές καταστάσεις από ό,τι χρησιμοποιούν για υπολογισμούς. Αναπτύξαμε έναν κβαντικό υπολογιστή που μπορεί να χρησιμοποιήσει το πλήρες δυναμικό αυτών των ατόμων υπολογίζοντας με qudits. Σε αντίθεση με την κλασική περίπτωση, η χρήση περισσότερων καταστάσεων δεν καθιστά τον υπολογιστή λιγότερο αξιόπιστο. Τα κβαντικά συστήματα έχουν φυσικά περισσότερες από δύο καταστάσεις και δείξαμε ότι μπορούμε να τις ελέγξουμε όλες εξίσου καλά».
Ο Μάρτιν Ρινγκμπάουερ, ένας πειραματικός φυσικός από το Ίνσμπρουκ της Αυστρίας, είπε, «Από την άλλη πλευρά, πολλές από τις εργασίες που χρειάζονται κβαντικούς υπολογιστές, όπως προβλήματα στη φυσική, τη χημεία ή την επιστήμη των υλικών, εκφράζονται επίσης φυσικά στη γλώσσα qudit. Η επανεγγραφή τους για qubits μπορεί συχνά να τα κάνει πολύ περίπλοκα για τους σημερινούς κβαντικούς υπολογιστές. Η εργασία με περισσότερα από μηδενικά και ένα είναι πολύ φυσικό, όχι μόνο για τον κβαντικό υπολογιστή αλλά και για τις εφαρμογές του, επιτρέποντάς μας να ξεκλειδώνουμε τις πραγματικές δυνατότητες των κβαντικών συστημάτων».
Αναφορά στο περιοδικό:
- Ringbauer, Μ., Meth, Μ., Postler, L. et αϊ. Ένας παγκόσμιος κβαντικός επεξεργαστής qudit με παγιδευμένα ιόντα. Nat. Phys. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01658-0
