В квантовом компьютере, как и в его традиционном аналоге, обработку информации (преобразование множества входных логических сигналов в выходной) производят логические вентили.
В теории квантовых вычислений показано, что любой алгоритм с использованием любого количества кубитов можно реализовать на основе одно- и двухвходовых квантовых вентилей", - поясняет ведущий автор работы Дэвид Ханнеке (David Hanneke).
Специалисты уже научились создавать такие вентили и выполнять определенные последовательности операций, однако сконструировать универсальный процессор пока никому не удавалось.
Американские ученые разместили кубиты - два иона бериллия - в электромагнитной ловушке, добавив к ним два иона магния, которые способствовали охлаждению системы. Поскольку число возможных преобразований с участием двух кубитов ничем не ограничено, авторы, воспользовавшись генератором случайных чисел, выбрали для проверки 160 "программ". Каждая из них включала в себя 31 логическую операцию, которые кодировались лазерными УФ-импульсами. Большинство операций были однокубитными, причем в процессе программирования варьировались только пятнадцать операций из тридцати одной.
Каждую такую "программу" исследователи выполнили по 900 раз. Сравнив полученные результаты с теоретическими расчетами, они вычислили точность работы процессора, которая составила около 79 процентов.
Разумеется, вероятность корректного выполнения отдельной логической операции превышает 90 процентов, но для их последовательности мы получаем цифру 79", - комментирует г-н Ханнеке.
Точность работы процессора, который можно будет использовать на практике, должна превышать 99,99%. По мнению ученых, такие значения вполне реальны: просто нужно подумать над тем, как стабилизировать параметры лазера и оптимизировать геометрию эксперимента.
Создатели нового компьютера подчеркивают, что их машина должна стать важной частью будущего полноценного квантового компьютера. Их разработка позволяет, например, достаточно легко выполнять многие рутинные операции.