Para Penyelidik Mengambil Langkah Ke Hadapan dalam Pengkomputeran Kuantum

Para penyelidik di UK dan AS pada hari Jumaat menerbitkan kertas yang memperincikan penemuan yang mungkin membawa komputer kuantum berfungsi sepenuhnya satu langkah lebih dekat kepada realiti.

Pengkomputeran kuantum, yang telah dikaji selama beberapa dekad, secara tradisinya mempunyai masalah menyimpan data dalam format yang koheren, menjadikannya sukar untuk menjalankan program atau tugas pengkomputeran. Para penyelidik telah menemui cara untuk memelihara elektron, yang menyimpan data, lebih lama, yang membolehkan sistem untuk memproses data lebih koheren dan menjalankan program dengan lebih berkesan.

Walaupun dalam pembangunan, komputer kuantum dapat merevolusi wajah pengkomputeran. Dalam beberapa saat, komputer kuantum boleh melaksanakan tugas yang tidak sesuai untuk superkomputer hari ini. Pengkomputeran kuantum menggunakan perkara - atom dan molekul - untuk memproses sejumlah besar tugas pada kelajuan superkomputer kerana data disimpan dan dikongsi di lebih banyak negara daripada keadaan binari biasa 0 dan 1.

Pengkomputeran kuantum adalah berdasarkan undang-undang daripada mekanik kuantum, yang melihat interaksi dan tingkah laku bahan pada peringkat atom dan subatomik - paras proton, neutron dan elektron. Dengan menyelesaikan isu-isu yang diketahui dalam pengkomputeran kuantum, penyelidik berada dalam perlumbaan untuk membina komputer kuantum beroperasi sepenuhnya.

Terdapat banyak reka bentuk komputer kuantum yang menyimpan data dalam pelbagai cara, kata Gavin Morley, salah seorang penulis kertas dan penyelidik di London Center for Nanotechnology, yang merupakan usaha sama antara University College London dan Imperial College London. Morley bekerja dengan penyelidik dari beberapa institusi termasuk Universiti Utah di Salt Lake City. Para penyelidik menggunakan keadaan magnetik elektron untuk menyimpan data.

Bit kuantum perlu berputar untuk menjalankan program, tetapi kadang-kadang kualiti elektron merendahkan, menghantarnya ke keadaan yang tidak diingini - dipanggil bunyi kuantum - yang boleh menimbulkan masalah kerana pengguna boleh kehilangan kawalan pada program yang dijalankan. Dengan memohon medan magnet tertentu, para penyelidik menggunakan arus untuk menentukan keadaan elektron tanpa membawa gangguan, memberi mereka kehidupan 5,000 peratus lebih panjang daripada eksperimen serupa yang lain hingga kini, kata Morley.

Kajian kumpulan yang berfokus pada atom fosforus dalam silikon. Percubaan terbaik sebelum ini telah mengalir melalui elektron masa lalu melalui wayar elektrik kecil, tetapi ia telah membawa banyak bunyi kuantum, menghapus kelebihan utama bahan itu, kata Morley.

Para penyelidik berharap kerja mereka akan membolehkan mereka membina sebuah superkomputer kuantum, walaupun ia mungkin mengambil masa.

"Tidak mustahil untuk meramalkan kapan atau jika komputer kuantum akan dibina, saya berharap dapat melihat satu dalam makmal penyelidikan dalam 15 hingga 20 tahun akan datang," kata Morley.

Tetapi di luar cabaran sukar, komputer kuantum akan menyelesaikan masalah komputasi yang melanda komputer hari ini, kata Morley. "Sebagai contoh, kita boleh mensimulasikan tingkah laku molekul dan dadah biologi yang besar untuk mencari ubat baru," katanya.

Kertas ini muncul dalam penerbitan Surat Penulisan Fizikal.