Praktyczne zastosowanie dla procesora kwantowego

Opublikowano: 21.02.2022 | Kategorie: Nauka i technika, Świat komputerów, Wiadomości z kraju

Liczba wyświetleń: 1599

Pierwszy w Polsce procesor kwantowy zbudowali badacze z Uniwersytetu Warszawskiego, którzy wykorzystali go też w praktyce – w spektroskopii. Pokazali, jak dzięki kwantowemu przetwarzaniu informacji można bardziej wydajnie wyciągać informacje o materii schowane w świetle – informuje Centrum Nowych Technologii UW.

Fizycy z Centrum Optycznych Technologii Kwantowych oraz z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, kilka lat temu zaprojektowali i zbudowali pierwszą w Polsce pamięć kwantową, która dzięki dalszemu rozwojowi stała się teraz też procesorem kwantowym.

“Nasz procesor oparty jest na chmurze zimnych atomów. Mogą one w wydajny sposób przechowywać i przetwarzać informacje ze światła” – opisuje dr Michał Parniak, kierownik Laboratorium Urządzeń Kwantowo-Optycznych, cytowany w prasowym komunikacie Centrum Nowych Technologii UW.

Teraz – w publikacji, która ukazała się w „Nature Communications” – doktoranci Mateusz Mazelanik i Adam Leszczyński wraz z doktorem Michałem Parniakiem pokazują, że urządzenie to może rozwiązywać realne problemy, z którymi nie poradziłyby sobie standardowe procesory: można go wykorzystać jako element superrozdzielczego spektrometru.

„Wyciskamy z pojedynczych fotonów tyle informacji, ile tylko się da. Pomiar staje się więc bardzo wydajny” – komentuje pierwszy autor pracy Mateusz Mazelanik.

W świetle, które dociera do nas z różnych obiektów, zaszytych jest mnóstwo informacji – m.in. o materii, z której te obiekty są zbudowane. Informacje te są widoczne w tzw. widmie światła (widmo widać np. po rozszczepieniu światła w pryzmacie).

I tak na przykład światło, które dochodzi do nas z jakiejś gwiazdy, zawiera informacje o pierwiastkach, z jakich ta gwiazda jest zbudowana (stąd wiemy, z czego zbudowane są gwiazdy w innych galaktykach). Zaś jeśli przepuścimy światło przez roztwór lub materiał, jesteśmy w stanie ustalić, z czego jest on złożony – np. czy zawiera jakieś toksyny. Nauka, która zajmuje się pozyskiwaniem i analizowaniem tego typu informacji, to spektroskopia (inaczej też spektrometria). Korzystają z niej na co dzień biolodzy, fizycy, astronomowie, chemicy czy lekarze – czytamy w informacji prasowej.

W spektroskopii jest jednak istotne ograniczenie – tzw. limit Rayleigha. Przewiduje on, że informacji ze światła nie można wyciągać z nieskończenie dużą dokładnością. Niektóre sygnały w widmie ukryte – tzw. linie spektralne – mogą być bowiem tak bardzo do siebie zbliżone, że tradycyjne spektrometry optyczne nie radzą sobie z rozróżnianiem ich.

„Nasze urządzenie i algorytm pozwalają nie tylko lepiej wydobywać informacje niesione przez światło, ale mogłyby pozwolić lepiej informację w świetle ‘upchnąć’” – mówi dr Parniak. I zaznacza, że pomysł ten można by było też wykorzystać choćby w rozwiązaniach dla telekomunikacji, w której coraz bardziej istotne staje się jak najbardziej wydajne zapisywanie informacji w świetle i odczytywanie jej.

Choć na świecie pojawiły się już pomysły, jak obejść limity spektroskopii, to badacze z UW pokazali, jak zrobić to w zupełnie nieszablonowy sposób: za pomocą rozwiązań z zakresu informatyki kwantowej. Bo tam, gdzie fizyka klasyczna sobie nie radzi, fizyka kwantowa oferuje czasem całe spektrum nowych możliwości.

Fizycy z UW zbudowali urządzenie, które pozwala uzyskać w spektroskopii dużą rozdzielczość (15 kHz, lub też czterdzieści części na bilion) przy użyciu niewielkiej ilości światła z danego obiektu. “Nasz spektrometr bije klasyczny limit używając 20 razy mniej fotonów niż hipotetyczny tradycyjny spektrometr – mówi Mateusz Mazelanik. – Jednak nasz rekord jest też absolutny, bo klasyczne urządzenie o podobnej rozdzielczości właściwie nie istnieje”.

Procesor, który powstał na UW, wykorzystuje do obliczeń logicznych chmurę złożoną z paru miliardów schłodzonych atomów rubidu umieszczonych w próżni. Jeśli atomy te umieści się w polu magnetycznym i odpowiednio oświetli laserem, można je kontrolować tak, żeby wykonywały konkretne operacje logiczne. W tym np. mogą one przetwarzać informacje o widmie światła, którym są oświetlone.

W obliczeniach wykorzystywane są efekty kwantowe, dlatego obliczenia „w zimnej atomowej chmurze” nie zastępują po prostu tradycyjnych obliczeń zero–jedynkowych, ale dają tu zupełnie nową jakość.

Źródło: NaukawPolsce.PAP.pl


TAGI: , , ,

Poznaj plan rządu!

OD ADMINISTRATORA PORTALU

Hej! Cieszę się, że odwiedziłeś naszą stronę! Naprawdę! Jeśli zależy Ci na dalszym rozpowszechnianiu niezależnych informacji, ujawnianiu tego co przemilczane, niewygodne lub ukrywane, możesz dołożyć swoją cegiełkę i wesprzeć "Wolne Media" finansowo. Darowizna jest też pewną formą „pozytywnej energii” – podziękowaniem za wiedzę, którą tutaj zdobywasz. Media obywatelskie, jak nasz portal, nie mają dochodów z prenumerat ani nie są sponsorowane przez bogate korporacje by realizowały ich ukryte cele. Musimy radzić sobie sami. Jak możesz pomóc? Dowiesz się TUTAJ. Z góry dziękuję za wsparcie i nieobojętność!

Poglądy wyrażane przez autorów i komentujących użytkowników są ich prywatnymi poglądami i nie muszą odzwierciedlać poglądów administracji "Wolnych Mediów". Jeżeli materiał narusza Twoje prawa autorskie, przeczytaj informacje dostępne tutaj, a następnie (jeśli wciąż tak uważasz) skontaktuj się z nami! Jeśli artykuł lub komentarz łamie prawo lub regulamin, powiadom nas o tym formularzem kontaktowym.

Dodaj komentarz

Zaloguj się aby dodać komentarz.
Jeśli już się logowałeś - odśwież stronę.