De flesta kvantdatorer använder binär kodning för att lagra information i kvantbitar – kvantanalogen av klassiska bitar 0 eller 1. Att begränsa dem till binära system förhindrar dessa enheter från att leva upp till sin verkliga potential.
Med det i åtanke, ett team ledd av Thomas Monz vid Institutionen för experimentell fysik vid University of Innsbruck har framgångsrikt utvecklat en kvantdator som kan utföra godtyckliga beräkningar med så kallade kvantsiffror (qudits).
Med prestanda liknande qubit kvantprocessorer, möjliggör detta tillvägagångssätt inbyggd simulering av högdimensionella kvantsystem och effektivare implementering av qubit-baserade algoritmer.
Denna nya kvantdator lagrar information i enskilda fångade kalciumatomer. Varje atom består av åtta olika tillstånd. Vanligtvis används endast två av dessa tillstånd för att lagra information. Faktiskt, nästan alla existerande kvantdatorer har tillgång till fler kvanttillstånd än de använder för beräkning.
Thomas Monz sa, ”Nästan alla befintliga kvantdatorer har tillgång till fler kvanttillstånd än de använder för beräkning. Vi utvecklade en kvantdator som kan använda dessa atomers fulla potential genom att beräkna med qudits. I motsats till det klassiska fallet gör inte datorn mindre pålitlig att använda fler tillstånd. Kvantsystem har naturligtvis mer än två tillstånd, och vi visade att vi kan kontrollera dem alla lika bra."
Martin Ringbauer, en experimentell fysiker från Innsbruck, Österrike, sade, "Å andra sidan är många av de uppgifter som behöver kvantdatorer, som problem inom fysik, kemi eller materialvetenskap, också naturligt uttryckta i qudit-språket. Att skriva om dem för qubits kan ofta göra dem för komplicerade för dagens kvantdatorer. Att arbeta med fler än nollor och ettor är väldigt naturligt, inte bara för kvantdatorn utan också för dess applikationer, vilket gör att vi kan låsa upp kvantsystemens verkliga potential."
Tidskriftsreferens:
- Ringbauer, M., Meth, M., Postler, L. et al. En universell qudit kvantprocessor med fångade joner. Nat. Phys. (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01658-0
