Шаг к новому типу квантового компьютера

Ученые открыли для себя новую область исследований, где занялись разработкой линейно-механических квантовых вычислений методом расщепления фононов. Новая технология сделает революцию в нашем представлении о вычислениях, что в конечном итоге приведет человечество к новой эре квантовых вычислений.

В процессе расщепления квант колебательной энергии или фонон распадается на две или более частицы. Специалисты смогли исследовать свойства квантовых частиц, передающих звук. Фононы, как показал эксперимент, можно расщепить. Тогда полученные частицы поведут себя как фотоны. Поэтому, по мнению ученых, фононы можно применять в новом, линейно-механическом типе квантового компьютера. Он способен выполнять уникальные вычисления.

Фононы по своим свойствам схожи с мельчайшими частицами света – фотонами. Убавить громкость звука – значит уменьшить количество фононов. Когда мы слушаем музыку, кажется, идет непрерывная звуковая волна. Однако звук передается в виде отдельных фононов.

Квантовые частицы, согласно законам квантовой механики, разделить невозможно. Исследователи решили изучить, что происходит при расщеплении фонона.

Специалисты одного из университетов в своем эксперименте использовали акустический светоделитель, разделяющий звуковой пучок на две части. При этом одна половина пучка передается, а другая – отражается и идет к источнику обратно. Для генерации и детектирования фононов в составе системы присутствовали два кубита.

Отправив одиночный фонон в светоделитель, физики зафиксировали, что вместо разделения он перешел в состояние, в котором частица может одновременно передаваться и отражаться. Это квантовая суперпозиция. Улавливая фонон в двух кубитах, исследователи поддерживали такое состояние в течение определенного времени.

Фонон на самом деле захватывает лишь один кубит, но без измерений не представилось возможным определить, какой кубит это делает. Эксперимент показал, что можно применять светоделитель для создания для одного фонона особого состояния квантовой суперпозиции, и для дальнейшей интерференции между двумя фононами, что является важным начальным шагом на пути к формированию квантового компьютера нового вида.

Сам по себе задействующий фононы вместо фотонов новый квантовый компьютер может выполнять новые виды вычислений. Потенциал расщепления фононов огромен, поэтому современный метод довольно многообещающий!

Специалисты утверждают, что реально создание системы, способной выполнять операции с квантовыми логическими элементами, схемами или вентилями, квантовой телепортацией, а также квантовой коррекции ошибок. А для хранения соответствующей информации расщепление фононов можно использовать с целью формирования квантовой памяти.