Komputery kwantowe zbudowane z cząsteczek: bit wkrótce zostanie zastąpiony

Światło lasera może być wykorzystywane do przechwytywania, utrzymywania i precyzyjnego wykrywania pojedynczych komórek, a nawet pojedynczych cząsteczek. Zasada działania pęsety optycznej jest znana od 30 lat.

Teraz dwie grupy badawcze wykorzystały ją do połączenia całego szeregu cząsteczek i wykorzystania ich jak kubitów w komputerze kwantowym. Przy użyciu jednego atomu wapnia i jednego atomu fluoru, które mają niezwykle dużą różnicę w ładunku atomowym, można było osiągnąć klasyczną obserwację stanów "0" i "1" na poziomie molekularnym.

Wysiłek wymagany do osiągnięcia takiej struktury jest ogromny. Wymagany jest cały kompleks pęset optycznych, w zasadzie laserów, z których każdy utrzymuje pojedynczą cząsteczkę monofluorku wapnia.

Cząsteczki muszą zostać schłodzone do temperatury bliskiej zeru absolutnemu, czyli -463,27°F, aby przestały drgać. Poszczególne cząsteczki można następnie wprawić w ruch obrotowy z minimalną możliwą energią zgodnie z zasadą nieoznaczoności.

Przetwarzanie informacji przyszłości

Podsumowując, nadal brzmi to raczej niepraktycznie i prawdopodobnie będzie jeszcze bardziej gigantyczne i energochłonne niż wypełniające pokój komputery szafkowe z lat 60-tych.

Ekscytujące będzie jednak to, co naukowcy mają do powiedzenia na temat przyszłych eksperymentów. Ponieważ cząsteczka jest stosunkowo złożona w porównaniu z tranzystorem lub nawet kubitem w komputerze kwantowym, liczba mierzalnych stanów wzrasta.

W następnym kroku "0" i "1" w dobrze znanym bicie i qubicie mają stać się trybitem lub qutrytem z możliwymi stanami -1, 0 i +1 w komputerze kwantowym opartym na cząsteczkach.

Oznacza to, że nie tylko jednostka przechowująca podstawowe informacje kurczy się z zakresu nanometrów do pikometrów. Użycie "3" jako podstawy skutkuje również znacznie większą gęstością informacji. Zamiast na przykład 100 bitów, wymagane są tylko 63 tribity.

Jeśli Apple M2 Ultra może mieć w sumie 134 miliardy tranzystorów, to w przyszłości na tej samej powierzchni można by zmieścić 100 bilionów stanów - innymi słowy, teoretycznie.