Bár már jó ideje gyors ütemben zajlanak a kutatások a kvantumszámítógépek kifejlesztése érdekében, eddig a qubit-alapú számítástechnika leginkább elméleti szinten létezett. Egy nemzetközi kutatócsoportnak azonban sikerült bizonyítania, hogy lehetséges kvantumszámítógépet építeni.
A kvantumszámítógépek jóval gyorsabbak lehetnek a hagyományos komputereknél – ennek egyik lehetséges módja az elemi részecskék spinjének (forgásának) felhasználását tekintették. A „spin lánc” az a standard modell, amelyet a fizikusok a kvantumelemekből álló rendszerek leírására alkalmaztak.
Számos kvantumalgoritmusban a forgó részecskék mindegyike egymástól függ. Minél több összekapcsolást kínál egy kvantumrendszer, annál nagyobb lesz a számítási ereje. Mindeddig csupán elméleti szinten sikerült demonstrálni a magas összekapcsolású és rendkívül összetett kvantumrendszereket.
Egy, az amerikai MIT, az IBM, a bostoni Észak-keleti Egyetem, a csehországi Masaryk Egyetem, és a Szlovák Tudományos Akadémia kutatóiból álló csoport azonban bebizonyította, hogy az összekapcsoltság foka – már az egyszerű spin láncban is – a lánc hosszával arányosan nő. A kutatás így elegendő bizonyítékot szolgáltat arra, hogy viszonylag egyszerű kvantumrendszerekből is tekintélyes számítási kapacitás nyerhető.
A kvantumfizikában a spin a részecskék forgási irányát írja le egy mágneses mezőben. Mivel a kvantumok spinje a környezeti tényezőktől függően változhat, egy megfelelően komplex rendszerben spin állapotok tucatjai érhetők el.
Az eddig is ismert volt, hogy a részecskéknek állandó, de igencsak nagy számú dimenziói vannak – mondta Sandy Irani, a Kaliforniai Egyetem számítógép-tudományi karának professzora. A dimenziók, vagyis a lehetséges spin-állapotok száma alapján az összekapcsoltság is rendkívül bonyolult lehet. A kvantumszámítások szakértőjeként a professzor megjegyezte: az elemi részecskéknek 14, 15, 16 dimenziójuk is lehet. A kutatások során ennél jóval kisebb számmal dolgoznak, 15 vagy 16 dimenziót kezelni még laboratóriumi körülmények között is meglehetően nehézkes.
Forrás: Innoportal.hu/MIT