Yale-forskere bag revolutionært it-kvantespring

Tændt eller slukket - 0 eller 1.

Det har været den mest fundamentale forudsætning for, at computerens bits og bytes kan knuse alverdens tal.

For bortset fra decimale og tertiære computere har it-verdenen altid fungeret ved hjælp af binære udregninger - men tændt/slukket-paradigmet og dermed den kendte it-verden kan være forandret eller helt erstattet inden for ganske få år.

For våde drømme om kvantecomputere har fået ny og særdeles interessant næring, efter et forskerhold under ledelse af Yale Universitetet i den amerikanske stat Connecticut har bygget en kvante-bit-processor, hvor de kan fastholde kvantebits (qubit) i en solid tilstand modsat tidligere, hvor en milliard aluminium-atomer kun kunne fastholdes i en kvante-processor i omkring et nanosekund.

Kvantespringet på Yale-universitetet bygger på kvanteprincippet om, at elektroner kan være forskellige steder og gøre flere ting på én gang. Det betyder, at elektroner kan repræsentere to tal på samme tid - både 1 og 0, hvorimod en traditionel bit som bekendt enten er slukket eller tændt - i en tilstand af 0 eller 1.

Fra enten-eller til både-og
Kvanteprocessoren kan derimod både være i 0 og i 1 frem for det nuværende enten-eller. Det betyder, at en qubit kan repræsentere flere tal og informationer på én gang.

Hvis man kigger på en normal byte, kan den repræsentere tal mellem nul og 255, når den anvender alle sine otte bit. En kvantebyte (qubyte) vil derimod kunne repræsentere alle 256 på samme tid og dermed processere enorme mængder af data parallelt og lynhurtigt.

"Vores processor kan kun udføre meget simple kvante-opgaver, som også er blevet demonstreret før med enkelte nuclei, atomer og fotoner, men dette er første gang, at det har været muligt i en gennemført elektronisk indretning, der ligner og føles som en regulær mikroprocessor," siger fysiskprofessor Robert Schoelkopf fra Yale-Universitet til Sciencedaily.com.

Finder vej gennem massive data-mængder
Han forklarer, at hvis man har fire forskellige telefonnumre, hvoraf et af numrene er til en ven, er man tvunget til at prøve mellem et til fire numre, før man har fået fat i vennen. Med en kvante-processor vil man kunne fange vennen over telefonen i første hug.

"I stedet for at ringe til et nummer og derpå det næsten, kan du bruge kvantemekanik til at speede processen op. Det svarer til at ringe én gang og simultant afprøve alle numrene, og alligevel kun komme igennem til det rette telefonnummer," lyder det fra Robert Schoelkopf.

Nøglen for at få kvanteprocessoren til at være holdbar over længere tid var at få qubits til at tænde og slukke pludseligt, så de udvekslede informationer hurtigt under kontrol af Yale-forskerne. De vil nu forsøge at fastholde qubit-processoren i længere tid samt tilslutte flere qubits til kvantebussen, så processorkraften kan stige ekspotentielt med hver qubit, der bliver tilføjet.

Professor Robert Schoelkopf understreger, at der stadig er lang vej, før kvantecomputere kan bruges til at køre tunge algoritmer for at løse komplekse problemstillinger.

"Vi er stadig langt fra at bygge en anvendelig kvante-computer, men dette er et kæmpeskridt i den rigtige retning," siger han til sciencedaily.com.