Тема 7. Квантові комп'ютери

Звичайно, реалізація повноцінного квантового комп’ютера вважається одним з фундаментальних завдань фізики XXI століття, але певні позитивні зрушення в цьому питанні вже є. У 1998 році вчені з Массачусетського технологічного інституту змогли розділити один кубіт між трьома ядерними спінами в кожній молекулі рідкого аланіну або молекули трихлороетілену (нагадаю, у квантових комп’ютерах носіями інформації можуть бути атоми, іони, фотони або електрони). У березні 2000 року вчені з Національної лабораторії у Лос Аламосі оголосили про успішне створення квантового комп’ютера з 7 кубітами. Роком пізніше, у 2001, фахівці IBM продемонстрували обчислення алгоритму Шора на 7-кубітному комп’ютері.

У 2005 році групою дослідників з Московської лабораторії надпровідності під керівництвом Ю. Пашкіна за допомогою японських фахівців був побудований 2-кубітний квантовий комп’ютер на надпровідних елементах. Запам’ятався 2005 рік й іншим досягненням – вченим з інституту квантової оптики та квантової інформації при Іннсбрукському університеті вдалося створити кубайт (реєстр з 8 кубітів). У листопаді 2009 року фізикам з Національного інституту стандартів і технологій у США вдалося створити 2-кубітний програмований квантовий комп’ютер.

До речі, запропоноване Пашиним використання надпровідності для квантових комп’ютерів виявилося вельми перспективним. У лютому 2012 року фахівці компанії IBM заявили про серйозний прорив у справі створення кубітів на надпровідних елементах. Робоча температура подібних квантових комп’ютерів складає десятки мікрокельвін. Відповідно, йому потрібна вкрай ефективна система охолодження, що працює на спеціальній суміші ізотопів гелію-3 і гелію-4. Втім, технологічно отримання таких низьких температур відмінно опрацьоване вже зараз.

У квітні 2012 групі дослідників з Південно-Каліфорнійського університету, Технологічного університету Дельфта, університету штату Айова та Каліфорнійського університету Санта-Барбара, вдалося побудувати двохкубітний квантовий комп’ютер на кристалі алмаза (з домішками), який може працювати при кімнатній температурі й теоретично є масштабованим