Základní výzva, která čeká na každého, kdo se pokouší o vývoj kvantových počítačů, je ve své podstatě velmi jednoduchá - jak zajistit, aby práce s bity na nejnižší úrovni byla co nejspolehlivější? Kromě vlastního přepnutí stavu je vyžadována ještě jedna důležitá věc: Všechny "přepínače" stavů musí procesor maximálně izolovat od okolí, nelze připustit, aby změna bitu jednoho tu a tam změnila i něco v okolí.
Kvantové bity zvané "qubity" mají spousty neobvyklých vlastností. Kupříkladu mohou existovat jak ve stavu On tak i ve stavu Off. To dává kvantovým počítačům mnoho pro nás neobyčejných vlastností a atraktivních funkcí (lámání složitých šifer), jež v konvenčním binárním prostředí dnes existujících počítačů nejde řešit vždy právě ideálně či sice jde, ale trvá to století.
Jeden z přístupů ke konstrukci kvantových počítačů se zaměřuje na využití jediného izolovaného atomu rubidia jakožto qubitu. Každý z těchto atomů může nabýt celkem 8 rozdílných energetických hladin, takže teoreticky stačí jen některým z nich přiřadit význam nuly a jedničky. Jenže celá věc bohužel není tak úplně jednoduchá: Tyto dva stavy by měly být ideálně co nejodolnější vůči jakýmkoliv náhodným energetickým změnám v okolí, jež mohou zničit uloženou informaci o On / Off stavu, ale pokud takovéto necitlivé a odolné stavy vědci vyberou, stanou se qubity stejně odolnými i vůči polím, jež je mají naopak změnit zcela cíleně. Nathan Lundbland z NISTu to trefně shrnuje slovy: "Čím citlivější qubity uděláme, tím méně spolehlivá bude jejich práce".
Aby problém s ovládáním i držením si od těla zároveň vědci z NISTu vyřešili, rozhodli se využít 2 x dvou různých energetických stavů stejného atomu - jeden každý pár zaměřený právě na jednu ze zmíněných oblastí: Jeden pár slouží jako qubit paměťový a druhý obsahuje qubit výpočtově-komputační. Zatímco každý pár stavů je odolný proti okolí, přechod mezi qubitem paměťovým a komputačním je již v "citlivé" zóně a schopný kontroly.
NIST tým předvedl celou ideu na poli zpárovaných qubitů a adresoval každého člena obou párů individuálně. Mimochodem, obsluha se děje paprskem polarizovaného světla a nikoliv elektrickým proudem, jak jsme zvyklí dnes. Malý krok za kvantovými počítači byl sice proveden, nicméně hlavní výzva pořád zůstává: Ještě je potřeba to celé dát dohromady do jednoho malého obvodu.
Odkazy
- Zdroj: http://www.sciencedaily.com/releases/2009/07/090707111753.htm
- National Institute of Standards and Technology (NIST) - http://www.nist.gov/index.html