Новое исследование очень важно для новой науки спинтроники, изучающей использование в качестве носителя информации спина электрона, а не его заряда как обычно (фото Brian Wilson).

Учёный Принстонского университета Джейсон Петта (Jason Petta) при помощи коллег разработал новый метод изменения параметров одного или двух электронов на выбор, не задевая триллионы других вокруг. Это важный шаг к созданию квантовых компьютеров нового типа.

Как сообщается в пресс-релизе, Петта продемонстрировал технику манипуляции конкретно выбранными электронами, используя при этом исключительно электрические средства воздействия.

Читать далее...

Физики из американского Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) продемонстрировали первый универсальный программируемый квантовый процессор, который способен обрабатывать любую программу, удовлетворяющую правилам квантовой механики для двух квантовых битов (кубитов). Разработка может стать частью будущего квантового компьютера, который сможет решать проблемы, неподдающиеся сегодняшним вычислительным системам.



Демонстрация NIST является первым случаем выхода за рамки отдельной задачи для квантового процессора к программируемым вычислениям с более чем одним кубитом. Команда учёных также проанализировала характеристики процессора методами, применяемыми в отношении традиционной электроники, путём создания диаграммы вычислительного цикла и математического определения 15 разных начальных значений вычислительных операций, необходимых для запуска программы. По словам Дэвида Хеннеке (David Hanneke) из NIST, исследователи совершили шаг вперёд к вычислениям со множеством кубитов. Процессор представляет собой покрытые золотом алюминиевые пластины, содержащие микроскопическую электромагнитную ловушку шириной 200 мкм, в которую помещаются четыре иона – по два магния и бериллия. Магний выступает как "охладитель", устраняя вибрации ионной цепочки и сохраняя стабильность устройства. Манипуляции с ионами производятся ультрафиолетовым лазером.
Читать далее...

Следует отказаться от традиционной бинарной системы при разработке сверхбыстрых квантовых компьютеров. Переход на новую пятирежимную систему позволит упросить построение сверхмощных машин. Об этом заявляют Мэтью Нили (Matthew Neeley) и его коллеги из Университета Калифорнии (University of California) в Санта-Барбаре.

До сих пор разработка квантовых компьютеров следовала традиционной бинарной вычислительной модели. Она кодирует всю информацию при помощи компонентов, которые могут находиться в двух состояниях, 0 или 1. Но существуют и другие возможности. Нили объясняет, что можно использовать тернарную систему с тремя цифрами, и тогда основные единицы должны стать троичными, или тритам (trinary digit), то есть будут, по сути, трехпозиционные переключатели. Один трит будет содержать больше информации, чем обычный бит.



Команда Нили уже построила квантовый компьютер, чьи стандартные блоки имеют пять основных состояний. До сих пор стандартные блоки квантовых компьютеров были бинарными квантовыми битами (кубитами), которые кодировали два положения в квантовый спин атомов, электронов или протонов. Способность таких частиц игнорировать обычную логику и существование сразу в нескольких квантовых состояниях должны однажды позволить квантовым компьютерам выполнять огромное количество вычислений одновременно.
Читать далее...

В компьютерных вычислениях есть простое правило: повышаем разрядность процессора – увеличивается объем обрабатываемой информации за единицу времени, что и определяет мощность компьютера. В квантовых вычислениях это правило работает еще более эффективно: добавляя лишь один квантовый бит или кубит, мы удваиваем мощность квантового компьютера. Однако то, что без особого труда реализуется в обычных чипах, в квантовых вычислителях достигается огромным трудом и с переменным успехом. Достаточно сказать, что современные квантовые вычислители могут работать в лучшем случае с несколькими кубитами. Это связано со сложностью получения достаточного количества так называемых запутанных частиц. Терри Рудольф (Terry Rudolph) из Имперского колледжа в Лондоне (Imperial College London) говорит, что сейчас мы можем генерировать шесть запутанных фотонов одновременно, но не всеми умеем управлять. Команда исследователей из израильского технологического института Technion (Technion-Israel Institute of Technology) создали образец так называемого фотонного «пулемета», который генерирует большое количество запутанных фотонов по запросу.

Основу устройства составляет квантовая точка – нанокристалл в полупроводнике, охлажденный до сверхнизкой температуры. Коротким и мощным импульсом света один из электронов нанокристалла переводится в возбужденное состояние. Возвращаясь в исходное состояние, электрон испускает запутанный с ним фотон. Возбуждение этого же самого электрона и его соответствующий обратный переход на стационарный энергетический уровень порождает еще один запутанный фотон, спутанный так же и с первым. Повторяя многократно процесс, можно получить целую вереницу запутанных фотонов, готовых для работы в квантовом компьютере. Изначально предполагалось, что «пулемет» сможет выдавать «очередь» спутанных фотонов для 12 кубит. Однако дальнейшие исследования с коллегами из Лондона показали возможность генерации от 20 до 30 кубит. Установка для практического применения в квантовом компьютере может быть построена уже в течении ближайших лет, и по мнению многих авторитетных ученых обещает заметный прорыв в квантовых вычислениях.

Источник
28.09.2009

Квантовые компьютеры обычно манипулируют частицами при помощи света и магнитных полей. И хотя одна ячейка информации в таком аппарате может быть материализована в виде небольшой группы атомов или вовсе – в виде единичных частиц, даже отдельных фотонов, управление этой информацией требует построения виртуозной аппаратуры (иллюстрация Digital World Tokyo).

"Они быстро решают задачки, над которыми обычные машины думают миллиард лет". "С их помощью злоумышленники могут взломать любые военные шифры". Таков диапазон – от дифирамбов до страшилок – обывательских представлений о квантовых компьютерах. И хотя прикладных таких машин, считай, что и нет, эксперименты и исследования в этой области становятся всё интереснее и интереснее.

Квантовый компьютер не первый год манит исследователей своим колоссальным потенциалом. Принцип квантового параллелизма позволяет X квантовым битам находиться сразу в 2^X состояний, а выполнение логических операций над целой группой таких кубитов (квантовым регистром) — аналогичным образом ускорить вычисления, против классической машины.

Но теория — теорией, а вот построение квантовых компьютеров в металле — задачка не из лёгких. Казалось бы, физически кубиты можно реализовать просто массой способов, выбирай любой.
Читать далее...

На мембране, как обычно, чуть подробнее чем остальные.

===
Квантовые компьютеры обещают миру гигантскую скорость обработки данных, однако разработать даже простейший "неклассический" экземпляр не так-то просто. Учёные из Йеля сделали ещё один шаг навстречу будущему: им удалось создать двухкубитный твердотельный квантовый процессор и показать, что он способен работать с простейшими квантовыми алгоритмами.



Квантовый компьютер на основе L кубитов имеет 2^L независимых состояний, то есть 128 кубитов имеют 2^128 или около 3 x 10^38 состояний. Это означает, что процессор на основе 128 кубитов теоретически может выполнять 3 x 10^38 операций одновременно

Читать далее...

Исследовательская группа Йельского университета (США) под руководством профессора Роберта Шелкопфа (Robert Schoelkopf) разработала первый в мире процессор, реализующий принципы квантовой логики и при этом представляющий собой не «абстрактное» устройство, но реальный модуль, реализованный в «металле».


Первый в мире квантовый микропроцессор, реализованный в виде микросхемы. Работает в сверхпроводящем состоянии. Изображение Blake Johnson/Yale University

Ранее работоспособность квантовых принципов обработки информации уже демонстрировалась на практике – однако лишь с помощью сложных лабораторных устройств, не предусматривавших серийное их воспроизведение. Новая микросхема является прототипом – точнее, техническим демонстратором – квантового процессора, который можно будет производить серийно.
Читать далее...

Американские физики добились управляемой "квантовой интерференции" двух разных частей одной молекулы наномагнита. Это дает возможность использовать такие молекулы в качестве базовых элементов хранения информации в квантовых компьютерах.



Исследовательская группа из университета Центральной Флориды под руководством профессора Энрике дель Барко (Enrique del Barco) изучала изменение ориентации спинов электронов молекулярного наномагнита.
Читать далее...

Группе ученых из Гейдельбергского, Венского технического и Китайского научно-технологического университетов удалось впервые буферизовать квантовый бит в ходе его передачи. Это достижение может быть использовано для создания квантовых систем памяти.


В ходе эксперимента, ученые передали информацию о квантовом состоянии фотона по каналу, действие которого было основано на явлении квантовой телепортации, сообщает EETimes. Квантовый бит был передан атомному квантовому хранилищу, состоящему из около 1 млн ультрахолодных атомов рубидия, имеющих коллективное спиновое состояние. В хранилище данная информация сохранялась на протяжении 8 микросекунд, а затем была "прочитана" и вновь передана фотону.
далее

Кандидат физико-математических наук Л. ФЕДИЧКИН (Физико-технологический институт Российской академии наук.

Используя законы квантовой механики, можно создать принципиально новый тип вычислительных машин, которые позволят решать некоторые задачи, недоступные даже самым мощным современным суперкомпьютерам. Резко возрастет скорость многих сложных вычислений; сообщения, посланные по линиям квантовой связи, невозможно будет ни перехватить, ни скопировать. Сегодня уже созданы прототипы этих квантовых компьютеров будущего.
далее

Эх, помню ещё совсем недавно, кажется в 2001 году, квантовый компьютер (всего на 2х кубитах...) от IBM сделал первые вычесления, и смог определить что делителями числа 15 являются 5 и 3 :) Это был воистину ПРОРЫВ!
Вот в феврале 2007 канадцы предоставили первый коммерческий продукт (квантовый процессор), на 16ти(!) кубитах, который мог в считанные часы решать уравнения и логические задачи с большим количеством переменных (например уравнение Шредингера). Ну 16 это конечно круто, но всё равно мало, это всего 65535 одновременных логических операций...
Но исследования продолжаются!
Скоро дождёмся настоящей Энигмы :) Квантовый компьютер хотя бы на 1024 кубитах будет способен взламывать пароли банальным брутфорсом не за время равное возрасту вселенной, а в считанные часы :) И я наконец открою запароленный 2 года назад файл "не открывать до судного дня.rar", к которому забыл пароль %)

Квантовые "танцы" атомных спинов

Физики из Национального Института Стандартов и Технологий смогли заставить тысячи атомов, удерживаемых в лазерном луче, одновременно обмениваться спинами со своими партнёрами.

Благодаря особенностям законов квантовой механики, квантовые компьютеры однажды смогут решать задачи, слишком трудновычислимые для обычных, «классических» компьютеров. Одним из примерно дюжины классов систем, рассматриваемых в качестве возможной основы кубитов (квантовых битов), являются нейтральные атомы, слабое взаимодействие которых сокружением должно снизить вероятность ошибок.

Схема решётки с парами атомов в ячейках.
далее

Британские учёные из Национальной Физической Лаборатории и Кембриджского Университета изобрели метод управления движением электронов для создания эффективных компьютеров и методов защиты коммуникаций.

Подобно конвейеру, новое устройство перемещает электроны по одному, создавая надёжный и контролируемый поток электронов интенсивностью более миллиарда частиц в секунду. Хотя создавать слабые электронные потоки было возможно и до сих пор, надёжного способа управляемой их доставки до сих пор не было.

Современные компьютеры основаны на движении электрического тока через микропроцессоры. В современных устройствах большое количество электронов движется беспорядочным образом, что приводит к нагреванию и снижению эффективности процессора. Однако, точное управление отдельными электронами позволит направлять нужное количество электронов в заданное место в каждый момент времени, снижая потери энергии на нагревание устройства.

Новый метод основан на создании движущихся волн электростатического потенциала, по которым электроны «скатываются», как сёрферы — с морских волн. Эти волны могут быть сфокусированы на определённое направление или объект. Помимо создания более эффективных компьютеров, новый метод может быть применён в так называемой квантовой криптографии — методе защиты передачи информации, гарантирующем полную защиту от прослушивания.

Биологи создали нанотранзистор на основе ДНК
21 ноября 2003



Израильские учёные из института Технион (Technion) использовали особенности структуры ДНК и электронных свойств углеродных нанотрубок, чтобы создать неорганическое устройство — самособирающийся нанотранзистор.

Процесс разработки состоял из двух шагов. Сначала исследователи покрыли частицы молекулы ДНК белками бактерии E. coli. Затем они связали с ДНК покрытые антителами нанотрубки. В создании также участвовали ионы золота и серебра. Получившееся устройство работает, как транзистор.

Научное сообщество уже успело назвать работу израильтян «выдающимся достижением» и «первым шагом к молекулярному вычислению».
далее