Pierwszy komputer kwantowy z procesorem kwantowym i oddzielną pamięcią RAM kwantową

W 1946 roku na Uniwersytecie Pensylwanii włączono pierwszy na świecie komputer elektroniczny ogólnego przeznaczenia. Ogromna moc obliczeniowa ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) oszołomiła świat, a przynajmniej kilkadziesiąt osób, które miały pojęcie, do czego to służy i dlaczego jest ważne.

Ale ENIAC miał poważną wadę. Można go zaprogramować tylko przez zresetowanie niezliczonych przełączników i pokręteł, zadanie, które może zająć tygodnie. A to poważnie ograniczało elastyczność komputera.

Rozwiązanie nie było trudne do znalezienia. zostało to już nakreślone przez Alana Turinga, Johna Von Neumanna i innych: mieć jednostkę do przetwarzania liczb i oddzielną pamięć elektroniczną, która mogłaby przechowywać instrukcje i dane. Ten projekt oznaczał, że wszelkie przeprogramowanie można było wykonać stosunkowo szybko, łatwo i elektronicznie.

Obecnie prawie wszystkie nowoczesne komputery wykorzystują ten projekt, znany obecnie jako architektura Von Neumanna.

Wyjątkiem jest komputer kwantowy. Urządzenia te wykorzystują dziwne właściwości świata kwantowego do równoległego wykonywania ogromnej liczby obliczeń. W związku z tym mają potencjał, aby znacznie przewyższyć konwencjonalne łamacze liczb.

Niestety, fizycy mają tylko niejasną i ulotną władzę nad światem kwantowym, co uniemożliwiło im luksus zaprojektowania komputera kwantowego typu von Neumanna.

Do teraz. Dziś Matteo Mariantoni z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara wraz z kolegami ujawniają pierwszy komputer kwantowy z jednostką przetwarzania informacji i oddzielną pamięcią o dostępie swobodnym.

Ich maszyna jest urządzeniem nadprzewodzącym, które przechowuje bity kwantowe lub kubity jako przeciwbieżne prądy w obwodzie (dzięki temu kubit może być jednocześnie zerem i 1). Te kubity są manipulowane za pomocą nadprzewodzących bramek logiki kwantowej, przesyłane za pomocą magistrali kwantowej i przechowywane w oddzielnych rezonatorach mikrofalowych.

Powiedzmy z góry, że rezultatem nie jest szczególnie potężny komputer. Mariantoni i spółka prezentują swoje urządzenie, demonstrując kilka prostych, ale mało spektakularnych algorytmów, które zostały starannie wybrane jako elementy składowe bardziej imponujących zadań, takich jak korekcja błędów i faktoryzacja dużych liczb.

Nie żeby faktycznie zrobili którąkolwiek z tych rzeczy. Imponujące jest jednak to, że wkrótce mogą to zrobić, ponieważ to podejście jest wyjątkowo skalowalne. Nasze wyniki dostarczają optymizmu co do krótkoterminowej implementacji wielkoskalowego procesora kwantowego opartego na obwodach nadprzewodzących, mówią Mariantoni i spółka.

W ciągu ostatnich 20 lat nie brakowało fałszywych świtów dla komputerów kwantowych. Ale może się zdarzyć, że Słońce wkrótce wzejdzie w nowej erze obliczeń. Jeśli tak, to wszystko, co było wcześniej, wyda się pewnego dnia tak prymitywne, jak nam się wydaje ENIAC.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1109.3743 : Implementacja architektury Quantum von Neumann z obwodami nadprzewodnikowymi

ukryć