Większość komputerów kwantowych używa kodowania binarnego do przechowywania informacji w kubitach — kwantowym odpowiedniku klasycznych bitów 0 lub 1. Ograniczenie ich do systemów binarnych uniemożliwia tym urządzeniom osiągnięcie pełnego potencjału.
Mając to na uwadze, zespół kierowany przez Thomasa Monza z Wydziału Fizyki Doświadczalnej Uniwersytetu Uniwersytet w Innsbrucku z powodzeniem opracował komputer kwantowy, który może wykonywać dowolne obliczenia za pomocą tak zwanych cyfr kwantowych (qudits).
Z wydajnością zbliżoną do qubit procesory kwantowe, takie podejście umożliwia natywną symulację wielowymiarowych systemy kwantowe i bardziej wydajna implementacja algorytmów opartych na kubitach.
Ten nowy komputer kwantowy przechowuje informacje w pojedynczych uwięzionych atomach wapnia. Każdy atom składa się z ośmiu różnych stanów. Zazwyczaj tylko dwa spośród tych stanów są używane do przechowywania informacji. Rzeczywiście, prawie wszystkie istniejące komputery kwantowe mają dostęp do większej liczby stanów kwantowych niż używają do obliczeń.
Thomas Monz powiedział: „Prawie wszystkie istniejące komputery kwantowe mają dostęp do większej ilości stany kwantowe niż używają do obliczeń. Opracowaliśmy komputer kwantowy, który może wykorzystać pełny potencjał tych atomów, wykonując obliczenia za pomocą qudits. W przeciwieństwie do klasycznego przypadku, użycie większej liczby stanów nie zmniejsza niezawodności komputera. Systemy kwantowe mają naturalnie więcej niż dwa stany i pokazaliśmy, że możemy je kontrolować równie dobrze”.
Martin Ringbauer, fizyk doświadczalny z Innsbrucka w Austrii, powiedziany, „Z drugiej strony wiele zadań, które wymagają komputerów kwantowych, takich jak problemy w fizyce, chemii lub materiałoznawstwie, jest również naturalnie wyrażanych w języku qudit. Przepisanie ich na kubity często może uczynić je zbyt skomplikowanymi dla dzisiejszych komputerów kwantowych. Praca z więcej niż zerami i jedynkami jest bardzo naturalna, nie tylko dla komputera kwantowego, ale także dla jego zastosowań, co pozwala nam uwolnić prawdziwy potencjał systemów kwantowych.
Referencje czasopisma:
- Ringbauer M., Meth M., Postler L. i in. Uniwersalny procesor kwantowy qudit z uwięzionymi jonami. Nat. Fizyka. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01658-0
