Гранит науки - 2002-10-24

Итальянские ученые сделали первый необходимый, но недостаточный шаг на пути создания квантового компьютера с помощью специального кристалла им удалось достичь невозможного в не-квантовом мире состояния материи, так называемой суперпозиции

У микрофона Марина Аствацатурян! Квантовые компьютеры по своему замыслу могут манипулировать информацией с использованием принципов квантовой механики, которая описывает поведение элементарных частиц. Они могут оказаться быстрее и мощнее, чем нынешние компьютеры. Но загвоздка в том, что законы квантового мира, похоже, запрещают простейшие логические операции. Так, в обычном компьютере данные кодируются в виде последовательности электрических импульсов, представляющих цифры "1" и "0". Такой код чем-то напоминает азбуку Морзе. Каждая цифра называется битом. Логические операции выполняются устройствами, которые, получая различные входящие сигналы, комбинируют их с образованием на выходе определенных сведений, и расшифровываются получаемые данные тем же двоичным кодом. Простейшая операция это преобразование "1" на входе в "0" на выходе, и наоборот. В квантовом компьютере данные могут быть и не представлены в виде одной только единицы или нуля. Квантовый бит, называемый кубитом, как ни трудно себе это представить, может одновременно находиться в двух состояниях, подобно переключателю, который установлен сразу на 2 положения и "включено" и "выключено". Такое причудливое состояние называется суперпозицией.

Преобразование кубита, таким образом, не является просто обращением единицы в нуль. Здесь нужно суперпозицию обратить в ее противоположность. И сделать это удастся не с каждым кубитом, а только со специально подготовленным. Созданием такого двойственного субатомного состояния занялись физики Римского Университета Ла Сапиенца (University of Rome La Sapienza) Франческо Де Мартини (Francesco De Martini) с коллегами, о результатах экспериментов сообщает Nature (24 October 2002). Ученые кодировали входные и выходные данные не электрическими импульсами, а в виде пучка света, основой которого, как известно, являются частицы фотоны. Фотоны можно привести в два состояния поляризации, аналогичные единицам и нулям. Пропуская лазерный пучок фотонов через специальный кристалл, итальянские исследователи сделали суперпозиции двух состояний. Детекторы света, расщепители лазерного пучка, кристаллы и зеркала изменяли входной сигнал фотон в подготовленном квантовом состоянии. Получаемый на выходе фотон при этом оказывался максимально приближенным к преобразованному кубиту. В прежних экспериментах достигалось кодирование информации в виде квантового состояния и ее считывание, такую информацию можно было пересылать на некоторое расстояние, и это называется квантовой криптографией. Группа Де Мартини показала, что квантовую информацию можно трансформировать без потерь. Впрочем, до реализации самой идеи квантового компьютера по-прежнему еще очень далеко.