מדענים מאוניברסיטת מישגן השתמשו בלייזר על מנת לייצר מצב קוונטי בקיוביט, בתדירות של גיגה-הרץ, או מיליארד פעמים בשניה. הם גם יכולים להשתמש בלייזרים על מנת לבצע צעדים בסיסיים לקראת תיכנות
מחשב הקוונטים המהיר ביותר המראה את יתרונות הקיוביט (ביט קוונטי) על פני הביט הרגיל, הוצג ע"י חוקרים מאוניברסיטת מישיגן, ארה"ב, מעבדות המחקר של החיל הימי ואוניברסיטת קליפורניה בסן דיאגו.
מדענים השתמשו בלייזר על מנת לייצר מצב קוונטי בקיוביט, בתדירות של גיגה-הרץ, או מיליון פעמים בשניה. הם גם יכולים להשתמש בלייזרים על מנת לבצע צעדים בסיסיים לקראת תיכנות.
כל מה שרציתם לדעת על מיחשוב קוונטי
ביט קונוונציונלי יכול להיות 0 או 1. ביט קוונטי, או קיוביט, יכול להיות שניהם באותו הזמן. עד היום מדענים לא יכלו לייצר מצב דואלי זה באופן יציב.
הפיזיקאי פרופסור דונקן סטיל, הדוקטורנט שיודונג שו ועמיתיהם השתמשו בלייזרים על מנת לתפוס באופן קוהרנטי ויציב ספין של אלקטרון מוליך למחצה במצב של נקודה קוונטית. נקודה קוונטית משולה לטרנזיסטור במחשב קונוונציונלי.
המדענים תפסו את הספין במצב אפל בו הקיוביט התכוונן באופן שרירותי ב-0 וב-1. הם קוראים למצב זה "מצב אפל" מכיוון שהוא אינו מחזיר אור. כלומר אור אינו גורם לאיבוד הקוהרנציה בין שני המצבים. האור אינו מערער את הקיוביט. מחקר בנוגע לממצאים אלו יפורסם בכתב העת Nature Physics.
"אנו הראשונים להראות שניתן לעשות זאת על אלקטרון בודד שמתכנס למצב של נקודה קוונטית," אומר סטיל. "אם אתה מתכוון לעשות תכנות קוונטי, אתה חייב להיות מסוגל לעבוד על אלקטרון בודד בכל פעם".
ספין הוא תכונה עצמית של אלקטרון שאינו סיבוב אמיתי. סטיל מדמה את זה לקטבים מגנטיים. לאלקטרונים יש ספינים למעלה או למטה. במיחשוב קוונטי, כיווני למעלה ולמטה מיוצגים ע"י 0 או 1 כמו במיחשוב קונוונציונלי.
גישתו של סטיל לפיתוח מחשבי קוונטים היא להשתמש בלייזרים סופר-מהירים על מנת לשלוט על מערכי הנקודות הקוונטיות המוליכות למחצה, שכל אחת מכילה אלקטרון בודד. שערים לוגים קוונטים נוצרים ע"י אינטראקציות קוונטיות בין הנקודות.
בעבר במעבדתו של סטיל, חוקרים השתמשו בלייזר על מנת לייצר אלקטרון באחד מהמצבים 1 או 0 וקצת מהמצב השני. כעת בעזרת שני תדרי לייזרים שונים, הם לכדו את הספין במצב של 0 ו-1 בו זמנית, והם יכולים לשלוט על הכמות של כל אחד מהם.
משום שהאלקטרון לכוד בתוך המצב האפל, אור המכוון אליו לא יכול להרוס את הקוהרנציה. אנרגיה מהאור יכולה להפוך את הספין של האלקטרון, או הקיוביט, ולבלגן את המידע המאוכסן על הביט.
"המצב האפל הזה מהווה מקום בו ניתן לאכסן את המידע בלי כל שגיאות", אומר סטיל.
הודות ליכולתם לייצג מספר מצבים בו זמנית, מחשבי קוונטים יכולים להפחית את זמן החישוב באופן דרמטי בהשוואה למחשבים קונוונציונלים. ולכן יש להם פוטנציאל רב בשיפור אבטחת מחשבים.
"מערכת הביטחון הלאומית בארה"ב אמרה שבהסתמך על הטכנולוגיה הקיימת, יש לנו חלון ביטחון של 20 שנה", אומר סטיל. "כלומר אם אנו שולחים לוויין היום, ייקח 20 שנה לפצח את הקוד שלו. מחשבי קוונטים יאפשרו לפתח קוד שהוא בלתי ניתן לפריצה באמצעות מחשב קונוונציונלי".