2011. aasta alguses esitasid MIT (Massacusetts Institute of Technology) teoreetilise arvutiteaduse teadlased idee optikakatsest, mis rakendaks tavaarvutitel võimatu tehte tegemiseks kvantmehaanika seadusi. Artiklit arvustanud Londoni Imperial College-i teadlaste sõnul võiks katse olla kvantarvutite tehnoloogias oluline samm edasi.
Eksperimendi idee järgi tuleb genereerida üksikud footonid ja suunata need sünkroniseeritult optilisse süsteemi nii, et valgusosakesed jõuaksid ühel ajal fotodetektoriteni. MIT elektri- ja arvutiteaduste dotsent Scott Aaronson ning tema õpilane Alex Arkhipov uskusid, et olgu eksperiment kui tahes raske, oleks seda ikkagi lihtsam läbi viia kui täisfunktsionaalset kvantarvutit ehitada.
Detsembris teatasid Queenslandi Ülikooli, Viini Ülikooli, Oksfordi Ülikooli ja Milaano Polütehnilise Ülikooli teadlased, et on üksteisest sõltumatult sooritanud Aaronsoni ja Arkhipvovi eksperimendi elementaarteostuse. Kahe töörühma artiklid ilmusid külg-külje kõrval mainekas teadusjakirjas Science, ülejäänud kaks artiklit on veel avaldamata.
Kõik neli artiklit on aga paaripäevaste vahedega ilmunud arXiv veebikeskonnas. Queenslandi Ülikooli artiklil on kaks MIT kaasautoit: Aaronson ja MIT Elektri- ja arvutiteaduse osakonna teadlane Justin Dove.
Aaronsoni ja Arkhipovi esialgne idee nägi ette kiirejagajate võrgustiku kasutamist, millega jagatakse tavaliselt valguskaablitesse signaale. Praktikas on enamus arXiv-is avaldanud töörühmadest kiirejagajatena kasutanud kiipidesse valmistatud lainejuhte. Kahe lainejuhi piisava läheduse korral võib footon spontaanselt ühest lainejuhist teise hüpata. Nii matkib lainejuht kiirejagaja tööd.
Tavaarvutitel võimatu tehte sooritamiseks oleks vaja tuhandete kiirelõhustajate võrgustikku kümnete sisend- ja väljundkanalitega. Mõnikümmend footonit tulistataks võrgustikku juhuslikes kohtades. Fotodetektorid jäädvustaksid footonite väljumiskoha – protsessi tuleks korrata tuhandeid kordi.
ArXiv-i artiklid avaldanud töörühmad kasutasid seevastu ligikaudu kümmet nelja kuni viie sisendiga kiirejagajat ja kolme kuni nelja footonit. Eksperimendid andsid teooriale kinnituse, ent ei tõestanud kvantsingulaarsuse konseptsiooni.
Aaronsoni ja Arkhipovi eksperimendi arvutustehe on hämar ja mitte eriti kasulik: see kvandib tõenäoususjaotuse maatriksite permanentidest (loe siit) andmeid. Teadlased on esitanud idee ka üldisemate optiliste kvantarvutuste tegemiseks KLM arvutusstandardi alusel (nime saanud standardi loojate Emanuel Knilli, Raymond Laflamme ja Gerald Milburni järgi).
John Dove-i arvates võib olla Aaronsoni ja Arkhipovi eksperimenti väheste footonitega raskem sooritada kui samade muutujatega täistöövõimelisi KLM süsteeme luua.
Dove lisas:“Aaronsoni meetod on vahesamm, mida on nii või teisiti KLM arvutuste tegemiseks vaja.“ Optiline KLM kvantarvuti sisaldaks Aaronson-Arkhipovi katse sooritamiseks kõike vajalikku, aga ka hulga teisi, vahest isegi väljakutsuvamaid tehnoloogiaid.
„Arvan, et Aaronsoni eksperimeti, sõltumata nimesildist ja päritolust, oleks üldise teadusarengu raames varem või hiljem tehtud,” kommenteeris Dove.
Allikas: Phys.org
Leave a Reply