| 0 |
|
Базовыми единицами, или «буквами», современных вычислений являются два битовых состояния «0» и «1». Чтобы закодировать их достаточно только заряда электрона. Но электрон имеет и другие свойства, которые и используются в квантовых битах для расширения «алфавита». Переход от битов к кубитам, таким образом способен значительно увеличить вычислительные возможности компьютеров.
Квантовый бит соответствует одиночному электрону в определенном состоянии. Вместе с коллегами из Гренобля и Токио доктор Андреас Вик (Andreas Wieck) из Рурского университета в Бохуме (Германия) использовал для кодирования траектории движения электрона по двум близко расположенным каналам. В принципе возможны два различных состояния: электрон движется или по верхнему или по нижнему каналу — что снова формирует бинарную систему. Согласно квантовой теории, частица может находиться в нескольких состояниях одновременно, то есть, она может как бы проходить через два канала сразу. Такие смешанные состояния и образуют расширенный «алфавит» квантовых вычислений.
Чтобы генерировать квантовые биты в различных состояниях, исследователи позволяли индивидуальным электронам взаимодействовать между собой. Такое взаимодействие реализуется эффектом Ааронова-Бома: под действием внешней разности потенциалов электроны проходят сквозь полупроводник. Внутри него их траектории раздваиваются, а затем вновь объединяются. При схождении двух путей одного электрона его волны накладываются и интерферируют, создавая квантовый бит с наложенными состояниями.
Обычно, электронная волна распространяется через твердое тело одновременно по многим траекториям. Из-за примесных включений в материале она теряет фазовую информацию и способность кодировать определенное состояние квантового бита. Чтобы предотвратить это, в RUB вырастили высокочистый кристалл арсенида галлия и использовали двухканальную схему, предложенную Андреасом Виком более 20 лет назад.
Электрон достигает развилки двумя близко расположенными каналами. Они связаны между собой туннельным эффектом, благодаря чему сохраняются фазы электронных волн. Тот же двойной канал использовался учеными после объединения электронных волн в конце развилки, таким образом, они получали квантовые биты с чистыми состояниями, пригодные для кодирования информации.
Вик отмечает, что в этом процессе участвуют не все электроны, а всего лишь несколько процентов. Поэтому, ученые сейчас занимаются выращиванием кристаллов, способных обеспечить повышенную плотность электронов.
Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI
| 0 |
|
