Ученые из Массачусетского технологического института (MIT) совершили прорыв в области квантовых технологий, впервые продемонстрировав контроль над квантовой случайностью.
Исследование было сосредоточено на уникальной особенности квантовой физики, известной как “флуктуации в вакууме”. Несмотря на то что вакуум воспринимается как полностью пустое пространство без материи и света, на квантовом уровне даже это “пустое” пространство подвержено флуктуациям. Ранее такие флуктуации позволяли ученым генерировать случайные числа.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Science. Статью подготовили Charles Roques-Carmes и Yannick Salamin, ассоциированные сотрудники последокторской программы MIT, профессора MIT Marin Soljačić и John Joannopoulos, а также их коллеги.
Квантовые вычисления под новым углом
Традиционно компьютеры функционируют детерминированно, следуя установленным правилам и алгоритмам. Однако этот детерминированный подход имеет свои ограничения. Здесь на помощь приходит концепция вероятностных вычислений. Такие системы используют врожденную случайность некоторых процессов для выполнения вычислений, предоставляя не один “правильный” ответ, а диапазон возможных исходов.
Преодоление квантовых преград
Практическая реализация вероятностных вычислений столкнулась с проблемой контроля над распределениями вероятностей, связанными с квантовой случайностью. Но исследование команды MIT указало на возможное решение. Ученые показали, что введение слабого лазерного “смещения” в оптический параметрический генератор, систему, которая естественным образом генерирует случайные числа, может служить контролируемым источником “смещенной” квантовой случайности.
Charles Roques-Carmes заявил: “Наше открытие контролируемой квантовой случайности позволяет нам пересмотреть десятилетия старые концепции в квантовой оптике и открывает потенциал в вероятностных вычислениях и ультраточном полевом чувстве”.
Перспективы для будущего
Yannick Salamin подчеркнул: “Мы ожидаем, что эта технология будет развиваться в ближайшие годы, что приведет к созданию фотонных вероятностных битов высокой скорости и к более широкому спектру приложений”.
Профессор MIT Marin Soljačić добавил: “Путем контроля над флуктуациями в вакууме мы расширяем границы возможностей в квантовых вероятностных вычислениях”.