科学者たちはこれまでで最大かつ最も複雑な量子コンピューターネットワークを構築し、互いに通信するために20の異なるエンタングル量子ビット（キュービット）を取得しました。
その後、チームはこれらのいわゆるキュービットすべてに含まれる情報を読み取ることができ、コンピューター用の量子「短期記憶」のプロトタイプを作成しました。過去の取り組みにより、超冷レーザーで粒子の大きなグループが絡み合っていますが、研究者がそれらが実際にネットワーク内にあることを確認できるのはこれが初めてです。
ジャーナルPhysics Review Xで4月10日に発表された彼らの研究は、量子コンピューターを新しいレベルに押し上げ、いわゆる「量子アドバンテージ」に近づき、キュービットはシリコンチップベースのコンピューターの古典的なビットよりも優れていると研究者たちは述べています。 。
ビットからキュービットへ
従来のコンピューティングは、0と1のバイナリ言語（2文字のみのアルファベット、または北極または南極のいずれかにフリップされた一連の地球儀）に基づいています。現代のコンピューターは、金属やシリコンの回路を流れる電気の流れを送ったり停止したり、磁極を切り替えたり、二重の「オンまたはオフ」状態を持つ他のメカニズムを使用したりして、この言語を使用しています。
ただし、量子コンピューターは異なる言語を使用します-「文字」の数は無制限です。
バイナリ言語が地球の北極と南極を使用する場合、量子計算はその間のすべてのポイントを使用します。量子コンピューティングの目標は、極間のすべての領域も使用することです。
しかし、そのような言語はどこに書けますか？金物屋で量子問題を見つけることができるようではありません。そのため、チームはレーザービームでカルシウムイオンをトラップしています。これらのイオンをエネルギーでパルスすることにより、電子をある層から別の層に移動させることができます。
高校の物理学では、車が車線を変更するように、電子が2つの層の間で跳ね返ります。しかし、実際には、電子は1つの場所や1つの層に存在するのではなく、同時に多くの場所に存在します。これは、量子重ね合わせと呼ばれる現象です。この奇妙な量子の振る舞いは、新しいコンピュータ言語を開発する機会を提供します-無限の可能性を使用するもの。従来のコンピューティングはビットを使用しますが、これらの重ね合わせのカルシウムイオンは、量子ビット、つまりキュビットになります。過去の仕事で以前にそのようなキュービットが作成されていましたが、コンピューターを作成する秘訣は、これらのキュービットを互いに通信させることです。
「これらの個々のイオンをすべて単独で持つことは、実際にあなたが興味を持っていることではありません」と、論文の最初の著者であり、ウィーンの量子光学および量子情報研究所の上級研究者であるニコライ・フリスは、Live Scienceに語った。 「彼らが互いに話さなければ、あなたが彼らとすることができるすべては非常に高価な古典的な計算です。」
トーキングビット
この場合、キュービットを「しゃべる」ためには、エンタングルメントと呼ばれる量子力学の別の奇妙な結果に依存していました。もつれは、2つ（またはそれ以上）の粒子が、非常に離れた距離にある場合でも、調整された依存した方法で動作しているように見える場合です。ほとんどの専門家は、量子計算が研究室の実験からコンピューティング革命にカタパルトするので、絡み合う粒子が鍵になると考えています。
「20年前、2つの粒子の絡み合いは大きな問題でした」とオーストリアのインスブルック大学の物理学教授である研究共著者のライナー・ブラットはLive Scienceに語った。 「しかし、本当に量子コンピューターを構築したいときは、5、8、10、または15キュビットだけでなく、最終的にはさらに多くのキュビットで作業する必要があります。」
チームは、20個の粒子を制御されたネットワークに絡み合わせることができました。これは、本当の量子コンピューターにはまだ足りませんが、これまでで最大のネットワークです。そして、20のすべてが互いに完全に絡み合っていることを確認する必要がありますが、これは将来のスーパーコンピューターに向けた確かな一歩です。今日まで、キュービットは古典的なコンピュータービットを上回っていませんが、ブラットは、その瞬間（しばしば量子アドバンテージと呼ばれる）が来ると述べました。
「量子コンピューターは古典的なコンピューターに取って代わることは決してない。それはそれらに追加されるだろう」とブラットは言った。 「これらのことができます。」
