Вычислительная машина работает на базе кудитов или квантовых битов, которые одновременно могут находится в трех, четырех и более состояниях.
Обычные компьютеры основаны на двоичной системе нулей и единиц. Этот подход стал настолько привычным, что распространился и на квантовые машины.
«Однако строительные блоки квантовых компьютеров представляют собой нечто большее, чем просто нули и единицы. Ограничение двоичными системами не позволяет этим устройствам реализовать свой истинный потенциал», — объясняет Мартин Рингбауэр, физик-экспериментатор из Инсбрукского университета.
Помимо кубитов существуют и более сложные квантовые ячейки памяти, которые называются кудиты. Они позволяют уменьшить число частиц для хранения и обработки информации, однако кудитами намного сложнее манипулировать.
Австрийские инженеры впервые разработали универсальную квантовую машину, которая проводит вычисления с помощью многоуровневых квантовых ячеек памяти на базе ионов кальция. Каждый из них обладает восемью энергетическими уровнями, семь из которых физики научились использовать для решения задач.
Ученые обнаружили, что свойствами этих уровней можно манипулировать, если поместить ион кальция в магнитно-электрическую ловушку и подсветить его при помощи лазера в инфракрасном диапазоне.
Команда создала два прототипа компьютера: на базе трех и десяти кудитов. Тесты показали, что вычислительные машины способны выполнять все логические операции, доступные для кубитных компьютеров. Однако пока что созданные устройства совершают много случайных ошибок при работе.
В ближайшее время ученые планируют решить эту проблему с помощью более мощных магнитов и высокочастотных ловушек для удержания ионов кальция.