Kvantinis kompiuteris

Kvantinis kompiuteris – kiekvieno mokslininko svajonė. Tokie kompiuteriai pasižymėtų įspūdinga sparta, leidžiančia išspręsti daugybę sudėtingų užduočių, su kuriomis šiuo metu nepavyksta susidoroti. Tačiau ne viskas taip paprasta. Viena didžiausių problemų yra tranzistoriai – sistemos, apdorojančios signalus.

Šių laikų kompiuteriuose signalą atstoja elektros srovė. Kvantiniuose kompiuteriuose signalas gali būti optinis, t. y., į pagalbą pasitelkiama pati mažiausia šviesos dalelė – kvantas.

„Norint, kad sistema veiktų, fotonai privalo susitikti ir „kalbėtis“, tačiau fotonai labai retai sąveikauja tarpusavyje“, – pasakoja Andersas Sondbergas Sorensenas (Anders Søndberg Sørensen), kvantinės fizikos specialistas. Mokslininkas aiškina, jog šviesa neturi nieko bendro su „Žvaigždžių karuose“ vaizduojamais šviesos kardais ar panašiais fantazijos vaisiais. Kai susikerta du šviesos spinduliai, pastarieji pereina vienas kitą. Tai vadinama tiesine optika.

Tai, ką tyrėjai nori nuveikti su šviesa, vadinama netiesine optika. Šiuo atveju šviesos fotonai susiduria tarpusavyje bei gali vienas kitą paveikti. Tačiau tai labai sunku įgyvendinti realiai, nebent fotonus būtų galima kažkokiu būdu valdyti. Būtent apie tai ir kalbama naujoje mokslininkų teorijoje.

Užuot paleidus du fotonus vienas į kitą iš priešingų pusių, norima panaudoti atomą kaip sąveikos tarp fotonų tarpininką. Pagal fizikos dėsnius, atomas gali tik sugerti fotoną. Taigi, jeigu dabar paleistume du fotonus į atomą, pastarieji susidurtų atomo aplinkoje. Mokslininkai to ir siekia.

Fotonų tranzistoriaus veikimo principas: atomo link nanoviela paleidžiami du fotonai, kurie susiduria taip, jog vienas fotonas (raudonas) perduoda savo informaciją kitam.

Vis dėlto atomas yra pakankamai mažas, todėl pataikyti į jį taip pat problematiška. Fotonai privalo būti nepaprastai tiksliai sufokusuoti. Atliekant ankstesnius eksperimentus, tyrėjai pastebėjo, jog mikrobangos gali būti sėkmingai sufokusuojamos panaudojant superlaidžią nano vielą. Kilo mintis, kad tą patį įmanoma pritaikyti matomai šviesai.

Teorinis modelis rodo, jog visa tai veikia. Atomas patalpinamas prie pat nanovielos ir į jį paleidžiami du fotonai. Kai pastarieji atsitrenkia į atomą, jie pradeda sąveikauti tarpusavyje ir tokiu būdu vienas iš jų perduoda informaciją kitam. Šiuolaikiniuose kompiuteriuose informacija siunčiama bitais, kitaip tariant, vienetais ir nuliais. Šių skaičių eiliškumas sudaro perduodamą žinutę. Informaciją siunčiant optiniu kabeliu, bitą sudaro milijonai fotonų. Kvantinėje optikoje kiekvieną bitą sudaro tik vienas fotonas. Po tarpusavio sąveikos fotonas gauna perduodamą informaciją, ir signalas sklinda toliau. Toks modelis – jau šioks toks žingsnis mėginant pagaminti fotonų tranzistorius kvantiniam kompiuteriui.