Атом как запоминающее устройство

В отличие от привычных нам компьютеров, квантовый компьютер использует в качестве элементарной единицы информации не биты, а кубит («квантовый бит»). Если у обычного бита есть только два состояния (1 и 0, т. е. есть сигнал – нет сигнала), то кубиты могут находиться одновременно в нескольких состояниях, а значит, гораздо быстрее обрабатывать информацию. Пока кубитов в подобных устройствах немного: квантовый компьютер, представленный в апреле на конференции Американского физического общества (American Physical Society), содержал только шесть. Учёные говорят, что когда число кубитов перешагнет за 100, можно будет говорить о начале новой, квантовой эры.

Разработка немецких учёных – важный шаг в этом направлении. Квантовые компьютеры будут обмениваться информацией, зашифрованной в квантовых состояниях элементарных частиц. Фотон подходит для этого оптимальным образом, так как его перенос не требует передачи на расстояние материи. Однако способ взаимодействия таких квантовых переносчиков информации с материальными носителями информации – в качестве которых планируется использовать кристаллы – пока до конца не разработан. Физики из института Макса Планка как раз и создали такой метод.

По словам Хольгера Спечта (Holger Specht), одного из ведущих авторов исследования, хранение информации в одном атоме открывает большие перспективы миниатюризации. Данные при этом могут быть считаны путём непосредственных манипуляций с атомом. «К тому же, это позволяет проверить, была ли информация с фотона записана на атом, без нарушения квантового состояния фотона», – говорит учёный. Иначе говоря, если информация по каким-то причинам не записалась, эту операцию можно будет повторить ещё раз.