Supertehokas kvanttitietokone taas lähempänä todellisuutta: Google julkisti 72 kvanttibitin prosessorin
Myös Australiassa tutkijat kertovat tehneensä läpimurron uudenlaisten kvanttibittien luomisessa.
Tietokoneteknologian kehittäjien tärkeimpiä tavoitteita on toimivan kvanttitietokoneen luominen, sillä se voisi käynnistää aivan uudenlaisten tietokoneiden aikakauden.
Kvanttitietokone on laite, joka käyttää kvanttimekaniikan periaatteita tietokoneen laskentatehtävien suorittamiseen. Tässä se käyttää kvanttibittejä eli kubitteja.
Toisin kuin perinteisen tietokoneen bitti, joka voi saada arvon 1 tai 0, kubitti voi olla yhtä aikaa sekä ykkösen että nollan superpositiossa. Tämän tekee mahdolliseksi kvanttimekaniikan logiikka, joka on kaukana arkijärjestä.
Teoriassa tällainen kubitti mahdollistaa uudenlaiset supertietokoneet, joiden laskentateho on eksponentiaalisesti suurempi kuin tehokkaimpien perinteisten supertietokoneiden.
Kvanttitietokoneiden arvellaan pystyvän ratkaisemaan ongelmia, joihin perinteiset supertietokoneet eivät taivu. Niiden on ennustettu johtavan edistysaskeliin esimerkiksi tekoälytutkimuksessa ja simulaatioiden rakentamisessa.
Toistaiseksi kvanttitietokone on lähempänä teoriaa kuin käytäntöä. Alalla kuitenkin tehdään läpimurtoja kiihtyvään tahtiin.
Teknologiayhtiö Google julkisti 5. maaliskuuta kvanttitutkimuslaboratorionsa uusimman luomuksen, kvanttiprosessori Bristleconen, joka pitää sisällään 72 kubittia. Se on toistaiseksi suurin kvanttitietokoneen prototyyppi.
Kubittien määrää tärkeämpänä Google pitää prosessorin kykyä minimoida laskutoimituksissa tapahtuneita virheitä, jotka liittyvät kvanttimekaniikan omituisuuksiin.
Googlen tutkijoiden mukaan virheiden vähentäminen on suurin haaste suurikokoisen kvanttitietokoneen rakentamisen tiellä. Yhtiön tavoitteena on luoda laite, joka ohittaa perinteiset supertietokoneet vaativissa laskutoimitustehtävissä.
Yhtiön seuraava merkkipaalu kvanttiprosessorinsa kehittämisessä on saavuttaa 72 kubitin prototyypillä sama luotettavuus kuin pienemmällä 9 kubitin laitteella.
Kubitit ”puhuivat” toistensa kanssa atomien elektronipilvien kautta.
Googlen uusi prosessori ei ole viikon ainoa merkittävä uutinen kvanttitietokoneiden saralta. Australiassa tutkijat kertovat tehneensä läpimurron omalla menetelmällään, joka eroaa muista kvanttitietokoneiden malleista.
Tutkijat onnistuivat rakentamaan toimivan kubittiparin käyttämällä kolmen atomin elektronipilviä, jotka vaikuttivat toisiinsa. Tämän tempun tutkijat tekivät rakentamalla kvanttitietokoneen mikropiirin atomi kerrallaan.
Tutkijat sijoittivat piistä rakennettuun mikropiiriin kaksi kubittia, joista ensimmäinen koostui yhdestä ja toinen kahdesta fosforiatomista. Kubitit sijoitettiin 16 nanometrin päähän toisistaan.
Tällä etäisyydellä luodut kubitit ”puhuivat” toistensa kanssa atomien elektronipilvien kautta. Tutkijat kutsuvat tätä kubittien korrelaatiovaikutukseksi.
”Tämä on suuri merkkipaalu tälle teknologialle,” sanoo tohtori Matthew Broome. ”Tällaiset korrelaatiot ovat esivaihe sille lomittumiselle, jota tarvitaan siihen, että kvanttitietokone kykenee suorittamaan monimutkaisia laskutoimituksia.”
Kubittien välinen 16 nanometrin etäisyys oli todellisen hienosäädön lopputulos. Nanometri on millimetrin miljoonasosa, eli metrin miljardisosa.
”Teoriassa oli ennustettu, että oikea etäisyys olisi 20 nanometriä, mutta havaitsimme, että tarvittu korrelaatiovaikutus nähtiin vain 16 nanometrissä,” kertoo tutkija Sam Gorman. ”Kvanttimaailmassa tämä on valtava ero.”
Tutkijoiden menetelmä viittaa uuteen mahdolliseen tapaan rakentaa kvanttitietokoneiden loogisia portteja, joista tietokoneen piirit koostuvat.
Australialaistutkimuksen tulokset julkaistiin Nature Communications -lehdessä.