Kvantumprocesszort fejlesztettek a Yale egyetemen

A kvantumszámítógépekben az adat alapegysége a kvantumbit (qubit), aminek az értéke egyszerre lehet 0 és 1, mivel a kvantumfizika szabályai szerint a részecskéknek két állapotuk van, de egyszerre akár mindkettőt is felvehetik, ezt hívják szuperpozíciónak. A Yale egyetem kvantumprocesszora 2 qubites mindössze, ami azt jelenti, hogy 4 adaton képes egyszerre műveleteket végrehajtani. Hagyományos 2 bites számítógép használatával négyszer egymás után kellene végrehajtani ugyanazt a műveletet, hogy megkapjuk azokat az eredményeket, amelyet a kvantumgép egy lépésben. A kísérleti eszközben alumíniumatomok milliárdjaiból állnak a qubitek.

Robert Schoelkopf, az egyetem alkalmazott fizikai intézetének professzora, a kutatócsoport vezetője elismerte, a processzor egyelőre csak olyan alapfeladatokat tud végrehajtani, amelyeket már korábban is demonstráltak elemi részecskékből felépített eszközökből, de eddig még soha senki nem épített olyan szilárdtest eszközt, amely a kvantumszámítógépek jellegzetességeit hordozta volna.

A szilárdtest qubitekből felépülő áramkörök legnagyobb gátját az jelenti, hogy a qubitek csak rövid ideig őrzik meg állapotukat, korábbi kísérletek során mindössze a másodperc milliomoda mostani kísérletben például mindössze a másodperc ezredrészéig, ami már elegendő néhány egyszerű algoritmus lefuttatásához. A két qubites chip létrejöttét az tette lehetővé, hogy a kutatók rájöttek, hogyan tudják a qubiteket ki- és bekapcsolni. A feladatok végrehajtásához a qubitek fotonok segítségével kommunikálnak egymással. \"Még mindig messze vagyunk attól hogy valóban használható kvantumszámítógépet építsünk, de ez jelentős lépés\" -- mondta Schoelkopf.

A csapat a jövőben azon dolgozik majd, hogy a qubitek a lehető leghosszabb ideig meg tudják őrizni állapotukat, így bonyolultabb algoritmusok is futtathatók. A kutatás másik fontos területe a korábbinál több qubit összekapcsolása. A kvantumszámítgépek számítási kapacitása minden qubit bekapcsolásával exponenciálisan növekszik. Ilyen gépek segítségével számos olyan feladat lenne megoldható szinte pillanatok alatt, amelyeken hagyományos szuperszámítógépek akár évekig is dolgoznának.

A kvantumszámítógépek legígéretesebb felhasználási területe az ún. nondeterminisztikus polinomiális (NP-teljes) problémák megoldása lehet. Az NP-teljes problémák esetében előre nem tudható, mennyi idő kell a megoldás megkereséséhez, illetve nem lehet tudni azt sem, hogy a kapott eredmények ellenőrzéséhez mennyi időre van szükség (még csak közelíteni sem lehet polinomiális lépésszámmal). Az NP problémák számítása ezért hagyományos gépekkel rendkívül sokáig tart, ugyanis a számtalan variációt egyenként ki kell számítani, majd ellenőrizni. A hagyományos számítástechnikában rendszerint közelítő algoritmusokat használnak az ilyen esetekben, a kvantumgépek ugyanakkor párhuzamosan képesek lennének kiszámítani akár az összes lehetséges megoldást.