Un computer cuantic, care folosește atomi obișnuiți pentru a efectua calcule, ar putea fi un rival pentru dispozitive mai exotice. Cu toate acestea, unul dintre creatorii săi a declarat faptul că încă există o serie de provocări în ceea ce privește extinderea tehnologiei.
Cele mai puternice calculatoare cuantice utilizate în prezent folosesc supraconductori sau ioni captivi pentru a forma baza qubiților (biți cuantici). Ambele sisteme au dezavantaje: qubiții supraconductori necesită temperaturi foarte mici, iar aranjarea acestora sau a ionilor captivi în așa fel încât toți să poată comunica între ei, este dificilă.
În prezent, Mark Saffman și colegii acestuia din cadrul Universității Wisconsin-Madison au construit un computer cuantic alternativ folosind șase qubiți formați din atomi neutri de cesiu.
Atomii sunt prinși într-o rețea cu lasere și distanțați în așa fel încât aceștia să nu interacționeze între ei. Totuși, atunci când atomii individuali sunt excitați de un laser care acționează la o anumită frecvență, electronii se deplasează la o distanță atât de mare față de atomii lor încât aceștia se pot interconecta cuantic cu vecinii lor. Acesta este un fenomen cheie pentru un computer cuantic.
Această structură bidimensională oferă un avantaj în comparație cu sistemele cu ioni prinși, care, în mod normal, sunt configurate într-o linie pentru a evita interacțiunile nedorite între particulele încărcate, limitând capacitatea acestora de a comunica.
„Deoarece totul se realizează cu ajutorul unor fascicule laser, putem reconfigura pozițiile tuturor qubiților. Așadar, dacă decidem că dorim să rulăm un algoritm diferit, cu conectivitate diferită între qubiți, putem doar să reprogramăm poziția qubiților”, a declarat Charles Adams din cadrul Universității Durham, Marea Britanie, care nu a fost implicat în lucrare.
Anumiți algoritmi sunt dificil de rulat pe computere cuantice supraconductoare sau cu ioni prinși, deoarece aceștia necesită o conectivitate ridicată între qubiți. Un exemplu sunt algoritmii de estimare a fazelor, care sunt utilizați în chimia cuantică și care măsoară modul în care starea unui sistem cuantic evoluează în timp. Astfel de algoritmi ar putea fi rulați mai eficient pe mașinile cu atom neutru.
Deși dispozitivul echipei nu este primul computer cuantic cu atom neutru, încercările anterioare au fost concepute pentru a modela probleme fizice specifice sau pentru a rula anumiți algoritmi cuantici. Saffman și colegii săi au construit primul computer cuantic cu atom neutru complet programabil, ceea ce înseamnă că acesta poate rula orice algoritm cuantic și ar putea fi extins pentru a rivaliza cu alte abordări de vârf.
Saffman lucrează și pentru o companie denumită ColdQuanta, care încearcă să dezvolte un computer cuantic comercial cu atom neutru. Cu toate acestea, el a declarat faptul că încă există obstacole considerabile în construirea unui sistem mai mare, precum introducerea capacității qubiților de a corecta erorile. „Pe măsură ce progresăm în dezvoltarea acestor mașini, drumul va deveni mai abrupt, nu invers”, a adăugat acesta.
Noul dispozitiv nu este singurul care demonstrează potențialul mașinilor cu atom neutru. Start-up-ul francez Pasqal a dezvoltat un computer cu atom neutru, care dispune de mai mult de 100 de qubiți și care este conceput pentru modelarea problemelor complexe de chimie. În plus, Mikhail Lukin și colegii acestuia din cadrul Universității Harvard au construit un sistem cu atom neutru, care permite interconectarea qubiților aflați la distanțe mult mai mari. Totuși, acest calculator nu este complet programabil.