r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a

Kwantowa bramka logiczna w zwykłym krzemowym czipie: jesteśmy o krok od masowej produkcji

Strona główna AktualnościSPRZĘT

Dzięki jednemu osiągnięciu australijskich fizyków, komputery kwantowe znalazły się w zasięgu ręki. Co więcej, wygląda na to, że pod względem ich produkcji nie będą się zasadniczo różniły od komputerów klasycznych. Na łamach magazynu Nature pojawiła się właśnie praca pt. A two-qubit logic gate in silicon, opisująca kwantową bramkę logiczną, która do działania nie potrzebuje egzotycznych struktur fizycznych, lecz zbudowana jest z nieco przekształconych tranzystorów.

Pierwszą realizację krzemowego kubitu, najmniejszej jednostki informacji kwantowej, mogącej znajdować się w dowolnej superpozycji dwóch stanów kwantowych, ten sam australijski zespół pokazał w 2012 roku. Wzbudziło to spore zainteresowanie – do tej pory kubity realizowano w takich egzotycznych strukturach jak jony w pułapkach magnetycznych, kropki kwantowe czy pojedyncze fotony. Sam jednak pojedynczy kubit niewielką ma wartość, kwantowe algorytmy wymagają wykorzystania układów kubitów, z których można budować uniwersalne dwukubitowe bramki logiczne. Ze względów technicznych nikomu dotąd jednak nie udało się zbudować w krzemie takiej bramki, na drodze do tego stały problemy z parowaniem i defazowaniem kubitów w półprzewodnikach.

W pracy opublikowanej przez zespół pod kierownictwem dr Menno Veldhorsta z Centrum Informatyki Kwantowej australijskiego Uniwersytetu Nowej Południowej Walii przedstawiona została dwukubitowa bramka logiczna CNOT (sterowane zaprzeczenie), wykorzystująca pojedyncze spiny w izotopowo wzbogaconym krzemie. Jak wyjaśnia Veldhorst, wykorzystano istniejące już w czipie krzemowym tranzystory – przekształcono je w kubity wymuszając powiązanie każdego z jednym tylko elektronem, a następnie zapisując wartości zerojedynkowe na spinie elektronu.

r   e   k   l   a   m   a

Co najważniejsze, to rozwiązanie ma się dobrze skalować – zespół opatentował już projekt pełnowymiarowego czipu kwantowego, zawierającego miliony sprzężonych kubitów, który będzie w stanie wykonać wszystkie typy kwantowych algorytmów, a nie tylko kwantowe wyżarzanie, jak to jest w maszynach firmy D-Wave. Teraz naukowcy poszukują partnerów biznesowych, którzy pomogą im w rozpoczęciu produkcji na skalę masową.

Pojawienie się takich kwantowych czipów oznacza jedno – możemy pomachać chusteczką na pożegnanie obecnie używanym asymetrycznym szyfrom. Szyfry symetryczne, takie jak AES, Serpent czy Twofish nie są zagrożone. Bruce Schneier wyjaśnia tę kwestię w swoim artykule z 2009 roku – nawet kwantowe komputery nie są w stanie siłowo przeszukać przestrzeni kluczy, oferowanej przez 256-bitowy klucz symetryczny. Do tego musielibyśmy dysponować energią porównywalną do wybuchu supernowej. Jeśli zaś chodzi o kryptografię na bazie klucza publicznego, to też nie wszystko stracone – znane są już i zbadane algorytmy takie jak NTRUEncrypt, odporne na maszyny kwantowe.

W tej sytuacji twierdzenia, że oto bliski jest koniec prywatności, wydają się przesadzone. Opracowane przez Australijczyków techniki produkcji czipów kwantowych, zgodne ze współczesną technologią CMOS, przyniosą radykalny zmiany w takich dziedzinach jak przeszukiwanie baz danych, projektowanie cząsteczek chemicznych czy badania w dziedzinie nowych materiałów.

Zainteresowanych zapoznaniem się bliżej z tym osiągnięciem nauki zapraszamy do darmowego źródła, pracę udało się nam znaleźć na arXiv.org.

© dobreprogramy
r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a

Komentarze

r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a
Czy wiesz, że używamy cookies (ciasteczek)? Dowiedz się więcej o celu ich używania i zmianach ustawień.
Korzystając ze strony i asystenta pobierania wyrażasz zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.