Нова разработка на учени от САЩ ще намали радикално времето, необходимо за извършване на определени изчисления – от няколко хиляди години на часове. Създаденият от тях оптичен резонатор дава възможност за ефективно събиране на отделните фотони, излъчвани от атомите, които действат като кубити в квантовия компютър. Този подход за първи път дава възможност за едновременно четене на информацията от всички кубити в системата, като проправя пътя за създаване на мащабируеми квантови мрежи.

Атомите традиционно не са идеалните източници на светлина за прочитане: те излъчват фотоните бавно и във всички посоки. Оптичният резонатор, съставен от отразяващи повърхности, подобрява взаимодействието с атома и насочва излъчването в правилната посока. Екип от физици от Станфордския университет обаче отиде по-далеч, като добави микролещи към всеки резонатор, които фокусират светлината директно върху отделния атом. Количеството на отразяването е намалено, но събирането на квантовата информация става много по-ефективно.

„Разработихме нова архитектура на резонатора; той вече не е просто две огледала“, обяснява Адам Шоу, водещият автор на статията. – „Надяваме се, че това ще ни позволи да създадем много по-бързи разпределени квантови компютри, които могат да комуникират с много по-високи скорости.

За разлика от класическите компютри, при които битовете представляват 0 или 1, кубитите могат да се намират в суперпозиция на двете състояния едновременно, което позволява на квантовите машини да решават много по-бързо определени сложни задачи (като моделиране на молекули или факторизиране на големи числа). Въпреки това са необходими милиони кубити, за да се надминат суперкомпютрите, което вероятно ще изисква много квантови компютри да бъдат свързани в мрежа. Разработената платформа за паралелен интерфейс, базирана на резонаторни масиви, проправя пътя за такова мащабиране.

Изследователите вече демонстрираха масив от 40 атомни резонатора и прототип с 500 резонатора, като планират системи с десетки хиляди елементи. В бъдеще те виждат квантови центрове за данни, в които всеки квантов компютър ще бъде оборудван с мрежов интерфейс под формата на масив от резонатори. Това ще позволи те да бъдат обединени в мощни квантови суперкомпютри.

Постигането на тази цел изисква сериозни инженерни предизвикателства, но потенциалните ползи са огромни, казват учените. Можем да очакваме пробиви в материалознанието, химическия синтез, криптографията, микроскопията и астрономията.