물리학 자들은 언젠가 일반 컴퓨터를 압도 할 문제를 해결할 수있는 whiz-bang Quantum 컴퓨터를 만들기를 희망합니다. 이제 4 개의 별도 팀이 더 간단하고 제한된 양자 컴퓨팅 형태의 양자 컴퓨팅을 시연함으로써 그러한 "양자 속도 업"을 달성하기위한 한 걸음을 내딛었습니다. 그러나 본격적인 양자 컴퓨터에 대한 희망을 얻지 마십시오. Gizmos는 하나의 특정 계산을 넘어서는별로 좋지 않을 수 있습니다.
경고에도 불구하고 양자 컴퓨팅의 도전은 너무 어려워서 새로운 논문이 통지를 받고 있습니다. 케임브리지의 매사추세츠 공과 대학 (MIT)의 이론적 컴퓨터 과학자이자 논문 중 하나의 저자 인 스콧 아론슨 (Scott Aaronson)은“문제는 이로 인해 기계적으로 어려운 계산 양자를 수행하는 첫 번째 단계를 제공한다는 것입니다.
0 또는 1로 설정할 수있는 일반 비트를 뒤집는 대신 소위 범용 양자 컴퓨터는 양자 비트 또는 "큐 비트"를 조작 할 수 있습니다. 이는 0, 1, 또는 양자 역학의 기묘함 덕분에 동시에 0 및 1입니다. 끔찍하게 말하면, 양자 컴퓨터는 "고전적인"컴퓨터가 필요하기 때문에 한 번에 하나씩 수행하는 대신 한 번에 많은 숫자를 크 런치 할 수 있습니다. 따라서 일반적인 컴퓨터를 압도하는 문제를 해결할 수 있습니다. 예를 들어, 본격적인 "유니버설"Quantum 컴퓨터는 오늘날의 인터넷 암호화 체계를 깨는 데 사용될 수있는 능력 인 수많은 숫자를 신속하게 고려할 수 있습니다.
첫째, 연구원들은 실행 가능한 큐빗을 조립해야합니다. 예를 들어, 이온은 한 방향으로 회전하여 0, 다른 방법을 나타내는 다른 방법 또는 동시에 0 및 1 상태를 만들기 위해 큐 비트 역할을 할 수 있습니다. 큐 비트를 측정하면 양방향 상태가 0 또는 A 1을 생성하는 "붕괴"되지만 양방향 상태는 여전히 한 번에 많은 숫자를 처리하는 데 필수적입니다. 보편적 인 양자 컴퓨터를 만들려면 과학자들은 또한 "얽힘"이라는 큐 비트 사이에 이상한 양자 연결을 설정해야하며, 이는 한 Qubit의 측정에서 다른 큐 비트의 상태를 결정합니다. 기초적인 보편적 인 양자 컴퓨터가 수행 한 가장 좋은 것은 21 번을 고려하는 것입니다.
그러나 4 개의 그룹이 이제 더 빠르게 개발 될 수있는보다 제한 된 유형의 양자 계산을 보여주었습니다. 그들은 모두 광학 채널의 미로를 통과하는 광자, 양자 입자를 사용합니다. 교차로에서 광자는 특정 확률로 경로를 바꿀 수 있습니다. 모든 실험에서, 3 개의 광자가 5-6 개의 포트를 통해 들어와 종료합니다. 작업은 광자가 출력 포트의 다양한 조합을 나올 수있는 확률을 계산하는 것입니다.
처음에는 홍당무에서, 문제는 그러한 미로를 통해 딸랑이가있는 대리석의 고전적인 퍼즐과 유사합니다. 그러나 양자 역학 때문에 광자는 또한 다양한 경로에서 서로를 강화하거나 서로를 취소하기 위해 겹치는 파도처럼 작용하여 출력에서 나오는 것을 바꿉니다. 가능한 결과를 계산하려면 미로의 세부 사항에 따라 숫자 매트릭스의 "영구"를 취하는 것으로 알려진 수학적 조작이 필요합니다. 그 계산은 너무 복잡하여 수십 개의 광자와 포트로 일반적인 컴퓨터를 압도 할 것입니다.
그러나 응답은 출력에서 나오는 것을 단순히 측정함으로써 가능합니다. 이러한 "보손 샘플링"에서, 광학 회로 자체는 영구 분포를 결정하기위한 양자 컴퓨터 역할을한다. 그리고 바로 이것이 바로 호주 브리즈번에있는 퀸즐랜드 대학교의 물리학자인 Andrew White와 오늘날의 S cience 문제에서 동료 (Aaronson 포함) 보고서입니다. , 영국 옥스포드 대학의 물리학자인 이안 월 슬리와 동료. 비엔나 대학교의 물리학자인 필립 월터 (Philip Walther)와 동료들은 최근 이탈리아 국립 연구위원회 (Polytechnic University of Milan) 및 동료들과 마찬가지로 ARXIV Preprint Server에 게시 된 논문에서 비슷한 결과를보고했습니다.
물리학 자들이 고전적인 컴퓨터를 능가 했습니까? 가까이 있지 않습니다. 현재의 실험은 적은 수의 광자를 사용하여 동일한 계산을하기 위해 표준 노트북을 몇 초 정도 사용합니다. 대조적으로, 실험 자체는 여전히 몇 시간이 걸릴 수 있습니다. 그러나 작업을 최대 약 25 개의 광자와 400 개의 채널까지 확장 할 수 있다면 클래식 컴퓨터가 실험에 뒤쳐지기 시작해야한다고 Walther는 추정합니다. "10 년 정도 안에 기존 기술과 리소스를 사용하여 기존 컴퓨터보다 성능이 우수 할 수 있습니다."
그러나 패서 디나의 캘리포니아 기술 연구소 (California Institute of Technology)의 이론가 인 존 프레스 킬 (John Preskill)은 이러한 노력이 효과가있을 것이라는 것은 분명하지 않다. 더 큰 광학 회로는 회로 내의 광자 흡수 및 결과를 왜곡 할 수있는 광학 노이즈와 같은 효과에 더 취약하다고 Preskill은 지적했다. 아이러니하게도, 이러한 결함을 설명하면 회로 모델을 더 쉽게 모델링 할 수 있고 컴퓨터를 유지할 수 있다고 Preskill은 말합니다.
영구 계산 (이 접근법이 해결하는 유일한 문제)은 아마도 이러한 실험 이외의 응용 프로그램이 없을 것입니다. MIT의 이론적 물리학자인 에드워드 파르히 (Edward Farhi)는 그럼에도 불구하고 보손 샘플링이 일반 계산보다 빠른 것으로 보일 수 있다면 다른 응용 프로그램을 찾는 것이 좋습니다. "어쩌면 그것은 보편적이지는 않지만 아마도 당신이 그것에 매핑 할 수있는 더 흥미로운 또 다른 문제가있을 것입니다."
문제의 실제 가치는 연구원들이 양자 컴퓨터가 고전적인 컴퓨터가 할 수없는 일을 할 수 있음을 보여줄 수있는 기회를 제공한다는 것입니다. "이것은 양자 컴퓨팅의 핵심의 핵심입니다."라고 그는 말합니다. "물론,이 사람들은 3 개의 광자 만 들어가고 나옵니다. 그래서 그들은 갈 방법이 있습니다."
