Para saintis telah membuat rangkaian kuantum-komputer yang terbesar dan paling rumit lagi, mendapatkan 20 bit kuantum yang berlainan, atau qubit, untuk bercakap antara satu sama lain.
Pasukan itu kemudiannya dapat membaca maklumat yang terkandung dalam semua yang disebut qubit, mewujudkan prototaip "memori jangka pendek" kuantum untuk komputer. Walaupun usaha yang lalu telah melekatkan kumpulan zarah yang lebih besar dalam laser ultracold, inilah yang pertama kali penyelidik dapat mengesahkan mereka sesungguhnya dalam rangkaian.
Kajian mereka, yang diterbitkan pada 10 April di jurnal Physics Review X, menolak komputer kuantum ke tahap yang baru, mendekati lebih dekat dengan apa yang dipanggil "kelebihan kuantum," di mana qubit mengungguli bit klasik dari komputer berasaskan cip silikon, para penyelidik berkata .
Dari bit ke qubit
Pengkomputeran tradisional didasarkan pada bahasa binari dari 0s dan 1s - abjad dengan hanya dua huruf, atau satu siri glob yang dibalikkan sama ada di kutub utara atau selatan. Komputer moden menggunakan bahasa ini dengan menghantar atau menghentikan aliran elektrik melalui litar logam dan silikon, menukar polariti magnetik atau menggunakan mekanisme lain yang mempunyai keadaan dua "hidup atau mati".
Walau bagaimanapun, komputer kuantum menggunakan bahasa yang berbeza - dengan bilangan "huruf" yang tidak terhingga.
Jika bahasa binari menggunakan kutub utara dan selatan glob, maka pengkomputeran kuantum akan menggunakan semua titik di antara. Matlamat pengkomputeran kuantum adalah untuk menggunakan semua kawasan di antara tiang.
Tetapi di manakah bahasa seperti itu boleh ditulis? Ia tidak seperti anda boleh mencari perkara kuantum di kedai perkakasan. Oleh itu, pasukan telah mengetuk ion kalsium dengan sinaran laser. Dengan menghidupkan ion-ion ini dengan tenaga, mereka dapat menggerakkan elektron dari satu lapisan ke lapisan lain.
Di fizik sekolah tinggi, elektron melantun di antara dua lapisan, seperti lorong yang menukar kereta. Tetapi pada hakikatnya, elektron tidak wujud di satu tempat atau satu lapisan - mereka wujud di banyak pada masa yang sama, sebuah fenomena yang dikenali sebagai superposisi kuantum. Tingkah laku kuantum yang aneh ini menawarkan peluang untuk mencipta bahasa komputer baru - yang menggunakan kemungkinan tak terbatas. Sedangkan pengkomputeran klasik menggunakan bit, ion-ion kalsium dalam superposisi menjadi bit kuantum, atau qubit. Walaupun kerja masa lalu telah mencipta qubit seperti itu sebelum ini, trik untuk membuat komputer adalah untuk mendapatkan qubit ini untuk bercakap dengan satu sama lain.
"Memiliki semua ion individu itu sendiri bukanlah perkara yang anda minati," Nicolai Friis, penulis pertama di atas kertas dan penyelidik kanan di Institut Optik Kuantum dan Maklumat Kuantum di Vienna, memberitahu Live Science. "Jika mereka tidak bercakap antara satu sama lain, maka semua yang anda boleh lakukan dengannya adalah perhitungan klasik yang sangat mahal."
Bercakap bit
Untuk mendapatkan qubits "bercakap" dalam kes ini bergantung kepada satu lagi kesan aneh dari mekanik kuantum, dipanggil entanglement. Pelepasan adalah ketika dua (atau lebih) zarah kelihatan beroperasi dalam cara yang terkoordinasi, tergantung, walaupun dipisahkan oleh jarak yang jauh. Kebanyakan pakar berfikir bahawa zarah terikat akan menjadi kunci sebagai kuantum pengkomputeran kuantum daripada eksperimen makmal untuk mengira revolusi.
"Dua puluh tahun yang lalu, penyusunan dua zarah adalah masalah besar," kata penulis bersama Rainer Blatt, profesor fizik di Universiti Innsbruck di Austria, memberitahu Live Science. "Tetapi apabila anda benar-benar pergi dan ingin membina komputer kuantum, anda perlu bekerja dengan tidak hanya mengatakan lima, lapan, 10 atau 15 qubit. Akhirnya, kita perlu bekerja dengan banyak, lebih banyak lagi qubit."
Pasukan berjaya mengikat 20 zarah bersama-sama ke dalam rangkaian dikawal - masih kekurangan komputer kuantum sebenar tetapi rangkaian terbesar sekarang. Dan sementara mereka masih perlu mengesahkan bahawa semua 20 sepenuhnya terikat dengan satu sama lain, ia adalah satu langkah yang mantap ke arah superkomputer masa depan. Sehingga kini, qubit tidak mengungguli bit komputer klasik, tetapi Blatt berkata saat itu - sering disebut kelebihan kuantum - akan datang.
"Komputer kuantum tidak akan menggantikan komputer klasik, ia akan menambah kepada mereka," kata Blatt. "Perkara-perkara ini boleh dilakukan."
