Annonceinfo

Lysere udsigter for kvantecomputeren

En vigtig byggesten er på plads for fremtidens superhurtige kvantecomputere. Det gælder produktionen af sammenfiltrede partikler.

Emner: ,
Bloch-kuglen er en geometrisk afbildning af et kvantesystem med to niveauer. (Illustration: Smite-Meister, Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported)

Britiske forskere har udviklet en speciel lysdiode, som kan producere såkaldte 'sammenfiltrede lyspartikler'. Dermed er kvantecomputerne kommet et skridt nærmere.

Kvantecomputere kan teoretisk set behandle store datamængder parallelt. Hvor en almindelig computer kun arbejder med bits i form af to tal, ét eller nul, bruger kvantecomputeren såkaldte 'qbits'.

Qbits udnytter egenskaberne hos elementarpartikler, for eksempel lyspartikler - fotoner eller lyskvanter. Disse kan faktisk have flere tilstande på én gang.

Hurtig udregning

Dermed kan en qbit modsvare mere information, og en kvantecomputer kan teoretisk set arbejde med mange millioner udregninger parallelt, hvor en almindelig computer kun kan udføre én udregning.

Kvantecomputere er specielt gode til bestemte operationer - for eksempel at undersøge et stort tal og finde frem til, hvilke primtal man skal multiplicere for at få det store tal.

Et primtal er et tal, som kun kan deles med sig selv og ét, og dette kan lyde som ren teoretisk hjernegymnastik.

Kodeknækker

Men sådanne udregninger bruges i datakryptering.

Skulle en kvantecomputer som ved et mirakel opstå i dag, ville hovedparten af vore digitale nøgler til netbanker og andre steder bliver værdiløse næsten øjeblikkeligt.

Hvor en almindelig computer skulle behøve mere tid end Universets samlede alder på at knække koden, kunne en kvantecomputer gøre det på sekunder.

Hurtigere søgninger

Kvantecomputere vil også være gode til lynhurtige søgninger i store databaser. Når vi ved, at sådanne opgaver er det, som har gjort Google så stort og mægtigt, så forstår vi betydningen af denne nye teknologi.
Men et af de store problemer ved kvantecomputere er at læse informationen i en qbit. Du kan nemlig ikke læse informationen direkte uden at påvirke den på en eller anden måde.

Og i det øjeblik en qbit bliver forstyrret, falder den ned til en af de to yderværdier 1 eller 0.

Sammenfiltring

Løsningen ligger i at aflæse en qbit indirekte - uden at forstyrre den.

Øverst: I en almindelig computerhukommelse lagres enten et et-tal eller et nul. Nederst: I en qbit kan flere tilstande af et og nul lagres samtidigt. (Illustration: JB Waldner, GNU Free Documentation License, bearbejdet af forskning.no)

Det kan gøres ved at udnytte en sær egenskab ved elementarpartikler eller kvanter: sammenfiltring, eller som det hedder på engelsk 'entanglement'.

Sammenfiltring vil sige, at to elementarpartikler, for eksempel lyspartikler, optræder i tvillingepar med de samme egenskaber.

De to partikler i parret kan være på forskellige steder.

Ved at se på den ene partikel kan man vide, hvordan den anden er i samme øjeblik. Derfor kan sammenfiltring bruges til det som kaldes teleportering af information.

Ved at udnytte denne sammenfiltring kan man overføre informationen i en qbit til et andet medium, hvor det er muligt at aflæse den uden at påvirke qbit'en.

Sammenfiltret lys

Hidtil har det været vanskeligt at producere sådanne sammenfiltrede lyspartikler.

Forskerne har brugt lasere, som er store og energikrævende og upraktiske i kvantecomputere. Pålideligheden har heller ikke været god nok.

Nu har forskere fra Toshibas forskningsafdeling i Europa udviklet en lysdiode (LED), som kan producere sådanne sammenfiltrede lyspartikler enklere og mere pålideligt.

Lysdioderne er fremstillet af specielle materialer og indeholder et såkaldt 'kunstigt atom' ('quantum dot') - en halvlederkrystal, som kan bruges til at skabe sammenfiltrede lyspartikler.

Disse lysdioder er for tiden den bedste løsning for skalérbare kvantecomputersystemer, hedder det i artiklen i tidsskriftet 'Nature', hvor resultaterne bliver præsenteret.

© forskning.no. Oversat af Johnny Oreskov

Seneste fra Teknologi

Annonceinfo

Det læser andre lige nu

Annonceinfo

Spørg Videnskaben

Annonceinfo

Abonner på vores nyhedsbrev

Når du tilmelder dig, deltager du i konkurrencen om lækre præmier.
Annonceinfo

Seneste kommentarer

Seneste blogindlæg