Първият препрограмиращ се квантов компютър бе създаден от група учени от университета в Мериленд. Технологията може да ускори многоочакваната ера на супермашините, които според изследователите ще помогнат на академиците в сложни симулации и ще дадат бързи и точни отговори на заплетени уравнения. Предишни изследвания доказаха, че квантовите компютри могат едновременно да изчислят повече задачи в секунда, отколкото е броят на атомите във Вселената. Така тези машини се справят милиарди пъти по-бързо от стандартните компютри. Например разбиват сложни кодове, които биха отнели на обикновен компютър милиарди години. Работата на квантовите компютри се основава на принципите на квантовата физика. Науката предполага, че атомите и другите фундаментални частици във Вселената могат да съществуват в състояние на квантова суперпозиция. Тя е основен принцип на квантовата механика, според който частица, например електрон, съществува частично във всичките си теоретично възможни състояния едновременно, а когато се измерва или наблюдава, дава резултат, кореспондиращ само на една възможна конфигурация. Именно тази суперпозиция прави квантовите компютри напълно различни от традиционните. Те записват информацията като единици или нули – бинарни числа, познати като битове. Бинарните числа наподобяват ключ на лампа, който или е в положение включен, или изключен.
Квантовите компютри използват квантови битове – кюбити, които са в суперпозиция – включени и изключени. Те са нули, единици и нули и единици едновременно. Именно това позволява на кюбита да изпълнява няколко действия едновременно. Много изследователски групи създават малки, но функционални квантови компютри. Тези устройства обаче са специализирани да работят по един единствен алгоритъм или набор от стъпки и не могат да получават нови задачи. “Досега не е имало платформа за квантов компютър, която има капацитета да програмира нови алгоритми в системата си. Обикновено те се целят в конкретна задача”, казва Шантану Дебна, водещ автор на изследването. Той е квантов физик и оптичен инженер в университета в Мериленд. Дебна и колегите му са първите, разработили напълно програмиращ и препрограмиращ се квантов компютър, в който могат да се задават нови алгоритми. Новото устройство е направено от 5 кюбита. Всеки от тях представлява йон итербий, или електрически заредена частица, заклещена в магнитно поле. Учените използват лазери, за да манипулират тези йони, като променят заряда им. Изследователите могат да програмират и препрограмират квантовия компютър с различни алгоритми.
Те са тествали устройството с три алгоритъма, които според предишни изследвания не затрудняват квантовите компютри. Първият е на Дойч и Джози и се използва за пробване възможностите на квантовите компютри. С алгоритма на Бернщайн и Вазирани се проверяват грешките. Последният алгоритъм – квантовата трансформация на Фурие, е елемент в приложението на разбиването на кодове при квантовите компютри. Първите два алгоритъма са имали успеваемост съответно в 95% и в 90% от случаите. При квантовата трансформация на Фурие – едно от най-сложните квантови изчисления, резултатността е над 70%. В бъдеще авторите на проекта ще тестват още алгоритми на машината, казва Дебна. “Искаме тази система да служи за пробна на предизвикателствата пред мултикюбитовите операции и да намерим начин да ги подобрим”, пише ученият в труда си.
