Forskare i Storbritannien har gjort en banbrytande upptäckte genom att koppla samman två kvantprocessorer, vilket öppnar dörren för utvecklingen av ett kvantinternet och potentiellt kvantsuperdatorer. Detta genombrott adresserar en av de största utmaningarna inom kvantberäkning: att öka antalet kvantbitar, som är de grundläggande enheterna i kvantdatorer.
Vad är kvantbitar och varför är de viktiga?
Kvantbitar, eller qubits, är den kvantmekaniska motsvarigheten till klassiska bitar i traditionell databehandling. Medan en klassisk bit kan vara antingen 0 eller 1, kan en kvantbit befinna sig i både tillstånd samtidigt, tack vare fenomenet som kallas superposition. Detta gör kvantdatorer potentiellt mycket kraftfullare än klassiska datorer, men de är också känsliga för störningar, vilket gör dem mer benägna att misslyckas.
Utmaningar med kvantdatorer
Att bygga kvantdatorer med ett stort antal kvantbitar är svårt, eftersom ju fler kvantbitar som samverkar, desto mer komplexa och känsliga blir systemen. En stor risk är dekoherens, vilket innebär att kvantinformation går förlorad på grund av störningar från omgivningen. För att hantera detta problem har forskare fokuserat på att utveckla mer stabila kvantbitar innan de kan skala upp till de miljontals kvantbitar som krävs för praktiska tillämpningar.
Genomförande av distribuerad kvantberäkning (DQC)
I en nyligen publicerad studie föreslog forskare att koppla samman separata kvantprocessorer med hjälp av fiberoptiska kablar för att öka antalet tillgängliga kvantbitar. Detta kallas distribuerad kvantberäkning (DQC). Genom DQC kan flera kvantprocessorer samarbeta för att lösa komplexa problem snabbare än vad som är möjligt med klassiska superdatorer.
Forskarna kopplade ihop två kvantprocessorer, benämnda Alice och Bob, med ett fotoniskt nätverksgränssnitt. Genom att skicka kvantalgoritmer över detta gränssnitt kunde de dela resurser och fungera som en enhet. De lyckades även överföra fotoner och kvantinformation, vilket är avgörande för att utföra beräkningar.
Framtida möjligheter och utmaningar
Denna teknik kan leda till skapandet av kvantsuperdatorer, där flera kvantprocessorer arbetar tillsammans över stora avstånd, liknande hur dagens superdatorer fungerar med många klassiska processorer. Dessutom kan det bana väg för ett säkert kvantinternet, vilket skulle möjliggöra en mer säker överföring av information.
David Lucas, huvudutredare för forskargruppen, betonar att även om experimentet visar att DQC är genomförbart med nuvarande teknik, finns det fortfarande betydande tekniska utmaningar kvar att lösa innan kvantdatorer kan användas praktiskt.
Sammanfattning
Detta framsteg inom kvantberäkning kan revolutionera hur vi hanterar data och löser komplexa problem. Genom att koppla samman kvantprocessorer kan forskare ta ett stort kliv mot att realisera kraftfulla kvantsuperdatorer och ett säkert kvantinternet.
Källor
- Livescience.com (https://www.livescience.com/feeds/all)
- Nature (studie publicerad den 5 februari)
