Brzi računari promeniće svet

Kvantni bit, za razliku od običnog, može istovremeno da označava i nulu i jedinicu. Možda vam to ne znači puno, ali zahvaljujući tom dostignuću, za desetak godina ćemo imati superbrze računare, tvrde istraživači sa državnog Instituta za standarde i tehnologije u Bolderu, u Koloradu.

Tim istraživača je uspeo da obavi višestruke računske operacije na kvantnim bitovima, koji su značajan korak ka izradi kvantnih računara. Kako se informacije danas zapisuju u digitalnom obliku, odnosno poput nizova nula i jedinica gde jedan bit predstavlja ili nulu ili jedinicu, činjenica da kvantni bitovi istovremeno označavaju i nulu i jedinicu predstavlja značajan pomak.

Prethodnih decenija naučnici su ostvarivali konstantan napredak na polju kvantnih tehnologija, pa su uspeli da skladište podatke ili obave logičke zadatke pomoću kvantnih bitova. Ali rad istraživačke ekipe s američkog Instituta prvi put objedinjava više bitnih stvari u jedan proces. Ceo proces se sastoji od dovođenja jona u određeno stanje, skladištenja kvantnih bitova u njemu, zatim obavljanja logičkih operacija na jednom ili dva bita, pa prenosa tih informacija na druge lokacije i, na kraju, očitavanja podataka sa svakog pojedinačnog bita. Bitno je da su istraživači dokazali mogućnost obavljanja logičkih operacija jedne za drugom u okviru istog eksperimenta.

– Veliki je uspeh što smo stigli i do ove faze, koja predstavlja naredni korak ka izradi kvantnog računara – kaže Dejv Vajnlend, glavni istraživač na projektu.

Njegov tim je uspeo da u nizu obavi pet kvantnih logičkih operacija i deset prenosa podataka, dok su joni ostali u istom stanju, što je najteži deo posla jer ih je lako izbaciti iz pripremljenog stanja. Drugim rečima, naučnici su pazili da kvantni bitovi ne izgube svojstva nula i jedinica dok se manipuliše njihovim jonima.

Iako su naučnici širom sveta pokušavali da na različite načine kreiraju kvantne bitove, u Institutu su za to iskoristili jone berilijuma uskladištene u takozvane jonske zamke. Naime, laserima se kontroliše energetsko stanje jona tako što se promenom talasne dužine svetlosti lasera menja i naelektrisanost jona. Shodno energetskoj stabilnosti jona i njihovim interakcijama, procenjuje se koliko će operacija računar moći da obavlja.

Jedan od problema jeste i to što se joni zagrevaju nakon obavljanja samo jedne logičke operacije. Kada se to jednom desi, kvantni bitovi se ne mogu više održati kao nule i jedinice. Ipak, taj problem su uspeli da reše dodavanjem jona magnezijuma, koje drugi set lasera hladi. Ohlađeni joni magnezijuma se, pak, koriste da bi ohladili jone berilijuma i tako ih održali u stabilnom stanju. Kao da sve to nije dovoljno, pa prilikom ponavljanja operacija u kvantnom računaru istraživači moraju da vode računa da jone iz energetskog stanja ne izbace i jaka magnetna polja.

– Kako bi premostili taj problem, jone dovodimo u određeno energetsko stanje u kojem ostaju trenutno neosetljivi na magnetna polja. To stanje traje oko 15 sekundi, što je sasvim dovoljno za obavljanje niza operacija dugih po milisekundu – kaže Džonatan Houm, jedan od članova istraživačkog tima.

Prema rečima profesora Ajzaka Čuanga sa prestižnog MIT-a, rezultati ovog eksperimenta predstavljaju temelj budućih kvantnih računara.

Tokom eksperimenta, naučnici su istovremeno radili sa dva kvantna bita. Maksimalni broj bitova korišćen za obavljanje operacija je deset, a da bi nadmašili brzinu modernih računara, moraće da istovremeno obavljaju operacije na 30 ili više bita, što je verovatno tek za desetak godina, tvrdi Houm. U eksperimentu je ostvarena preciznost operacija od 94 odsto, što po njima nije dovoljno, jer će kvantni računari morati da postignu tačnost od 99,99 odsto.