Компьютерра, 2009 № 23 (787) - [8]

андрэграунд

Галактион Андреев НА ГРАНИ МИРОВ

Ответы на эти вопросы нужны, чтобы понять, почему никак не получается сделать сколько-нибудь мощный квантовый компьютер. Поэтому каждое новое достижение экспериментаторов, хоть немного расширяющее границы квантового мира, привлекает внимание специалистов.

Квантовое поведение выдают два верных признака: способность объекта пребывать в состоянии суперпозиции и запутанные (их еще называют -

магния в окружении двух ионов бериллия поместили в электромагнитную ловушку, изготовленную на чипе. Положительно заряженные ионы отталкиваются друг от друга, но потенциал ловушки выбран так, что они не могут разлететься больше чем на несколько микрон. В результате ионы стали вести себя подобно грузикам, которые соединены пружинками и колеблются около положения равновесия. Затем, изменяя потенциал ловушки, две пары ионов, дополнительно охлаж-

Такие запутанные ионы в ловушках и новая техника манипулирования их состояниями очень удобны для экспериментов с прототипами квантовых компьютеров и компонентами телекоммуникационных устройств. Ведь именно запутанность кубитов, по сути дела, позволяет распараллелить вычисления в квантовых компьютерах. В ближайших планах ученых - проведение экспериментов с более тяжелыми ионами. Возможно, на этом пути им наконец удастся

Почти сто лет физики успешно пользуются парадоксальной квантовой теорией для объяснения всех наблюдаемых явлений микромира. Считается, что эта теория, по крайней мере в принципе, применима к объектам любой сложности, вплоть до Вселенной. Однако ее противоречащие здравому смыслу предсказания не наблюдаются ни в нашей повседневной жизни, ни в экспериментах с достаточно большими объектами. Но почему? Это до сих пор неясно. Возможно, причина кроется в чисто технических трудностях, которые можно преодолеть, усовершенствовав эксперимент. А может быть, где-то есть пока неразличимая граница между классическим и квантовым миром.

сцепленные) состояния двух или большего числа объектов, каждый их которых начинает мгновенно «ощущать» манипуляции с другими независимо от расстояния между ними.

Предсказанные еще в тридцатые годы прошлого века запутанные состояния частиц физики научились получать лишь спустя полвека. И только в последнее десятилетие эксперименты с ними стали обыденностью. Однако чаще всего ученым удается запутывать лишь некоторые «внутренние» свойства частиц вроде поляризации фотонов или спинов электронов. Спин, кстати говоря, сугубо квантовое свойство частицы, не имеющее прямого классического аналога. Тем интереснее недавняя работа команды из Национального института стандартов и технологий США: ученым впервые удалось запутать пару механических маятников, сделанных из ионов бериллия и магния.

От атомов бериллия и более тяжелого магния «оторвали» по одному электрону, получив положительно заряженные ионы (ими гораздо легче манипулировать с помощью электромагнитных полей, чем нейтральными атомами). Затем два иона

денные лазером, развели уже на несколько сотен микрон друг от друга. Так было получено два полных аналога маятников, так любимых авторами учебников по физике.

Колебания ионных маятников удалось запутать между собой с помощью сложной комбинации лазерных и электрических импульсов. Сначала, прибегнув к известной технике, запутали спины атомов бериллия, а затем лазерными импульсами преобразовали запутанность спинов в согласованность механических колебаний ионов. Важно отметить, что синхронизировать колебания можно и у пары классических маятников. Но их колебания при этом остаются независимыми, и манипуляции с одним из маятников никак не повлияют на другой. К сожалению, способ прямой проверки запутанности механических колебаний двух пар ионов пока не придуман. И чтобы доказать, что колебания действительно запутались, ученые преобразовали их обратно в запутанность спинов и убедились, что она не нарушилась. Это было уже сравнительно легко сделать, поскольку атомы с разной ориентацией спиноа по-разному рассеивают свет.

нащупать до сих пор неуловимую грань между классическим и квантовым миром, Тем более что года два назад теоретики уже обсуждали возможность квантового запутывания механических колебаний миниатюрных зеркал или одного зеркала и пары ионов.

Другой парадоксальный результат удалось получить команде из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре, сумевшей изготовить сверхпроводящий микроволновый резонатор с обвязкой, в котором можно хранить одновременно до пятнадцати фотонов. Причем они могут находиться там в весьма необычном квантовом состоянии суперпозиции по их количеству. То есть в резонаторе с некоторой вероятностью может одновременно быть ни одного, три или шесть фотонов, и только в момент измерения резонатор «решает», сколько же их было. Экспериментаторы рекламируют свое устройство как первый квантовый цифро-аналоговый преобразователь, подобный тем классическим чипам, которые используются в звуковых картах и сотовых телефонах для преобразования цифрового потока в непрерывный аналоговый сигнал. ¦

Палата номер семь КАК МЫ ТЕСТИРОВАЛИ НОВУЮ WINDOWS Владислав Бирюков