Første plan nogensinde afsløret for at konstruere en kvantecomputer i stor skala

Et internationalt hold, ledet af en videnskabsmand fra University of Sussex, har i dag afsløret den første praktiske plan for, hvordan man bygger en kvantecomputer, den mest kraftfulde computer på jorden.

Dette enorme spring fremad mod at skabe en universel kvantecomputer offentliggøres i dag (1. februar 2017) i det indflydelsesrige tidsskrift Videnskab fremskridt (1). Det har længe været kendt, at sådan en computer ville revolutionere industrien, videnskab og handel i en lignende skala som opfindelsen af ​​almindelige computere. Men dette nye værk indeholder den egentlige industrielle plan for at konstruere en så stor maskine, mere kraftfuld til at løse visse problemer end nogen computer, der nogensinde er konstrueret før.

Når den er bygget, computerens muligheder betyder, at den ville have potentiale til at besvare mange spørgsmål inden for videnskab; lav ny, livreddende medicin; løse de mest forbløffende videnskabelige problemer; optrevle de endnu ukendte mysterier i de fjerneste rækker af det dybeste rum; og løse nogle problemer, som en almindelig computer ville tage milliarder af år at beregne.

Værket indeholder en ny opfindelse, der tillader faktiske kvantebit at blive transmitteret mellem individuelle kvanteberegningsmoduler for at opnå en fuldt modulær storskalamaskine, der er i stand til at nå næsten vilkårligt store regnebehandlingskræfter.

Tidligere har forskere havde foreslået at bruge fiberoptiske forbindelser til at forbinde individuelle computermoduler. Den nye opfindelse introducerer forbindelser skabt af elektriske felter, der tillader ladede atomer (ioner) at blive transporteret fra et modul til et andet. Denne nye tilgang tillader 100, 000 gange hurtigere forbindelseshastigheder mellem individuelle kvanteberegningsmoduler sammenlignet med den nuværende avancerede fiberlinkteknologi.

Den nye plan er arbejdet af et internationalt hold af forskere fra University of Sussex (UK), Google (USA), Aarhus Universitet (Danmark), RIKEN (Japan) og Siegen University (Tyskland).

Prof Winfried Hensinger (2), leder af Ion Quantum Technology Group (3) ved University of Sussex, hvem har stået i spidsen for denne forskning, sagde:"I mange år, folk sagde, at det var fuldstændig umuligt at konstruere en egentlig kvantecomputer. Med vores arbejde har vi ikke kun vist, at det kan lade sig gøre, men nu leverer vi en konstruktionsplan for møtrikker og bolte til at bygge en egentlig storstilet maskine."

Hovedforfatter Bjoern Lekitsch, også fra University of Sussex, forklarer:"Det var vigtigst for os at fremhæve de væsentlige tekniske udfordringer samt at levere praktisk tekniske løsninger".

Som et næste trin, holdet vil konstruere en prototype kvantecomputer, baseret på dette design, på universitetet.

Indsatsen er en del af den britiske regerings plan om at udvikle kvanteteknologier mod industriel udnyttelse og gør brug af en nylig opfindelse (4) af Sussex-teamet til at erstatte milliarder af laserstråler, der kræves til kvanteberegningsoperationer inden for en storstilet kvantecomputer med simpel påføring af spændinger til en mikrochip.

Prof Hensinger sagde:"Tilgængeligheden af ​​en universel kvantecomputer kan have en grundlæggende indvirkning på samfundet som helhed. Uden tvivl er det stadig udfordrende at bygge en storstilet maskine, men nu er det tid til at omsætte akademisk ekspertise til egentlig applikation, der bygger på Storbritanniens styrker i denne banebrydende teknologi. Jeg er meget begejstret for at arbejde med industrien og regeringen for at få dette til at ske. "

Computerens muligheder for at løse, at forklare eller udvikle kunne være uendeligt. Imidlertid, dens størrelse vil være alt andet end lille. Maskinen forventes at fylde en stor bygning, bestående af sofistikerede vakuumapparater med integrerede kvantecomputerende siliciummikrochips, der holder individuelle ladede atomer (ioner) ved hjælp af elektriske felter.

Planen for at udvikle sådanne computere er blevet offentliggjort for at sikre, at videnskabsmænd over hele verden kan samarbejde og videreudvikle denne geniale, banebrydende teknologi samt tilskynde til industriel udnyttelse.