Počítač na princípe kvantovej mechaniky

Americkí vedci z Rochesterskej univerzity pracujú na vývoji počítača, ktorý v sebe spája obrovské výpočtové možnosti kvantovej mechaniky s jednoduchou manipuláciou svetla. Týmto počítačom chcú dokázať, že svetlo môže dokonale napodobniť určitý kvantový stav atómov, ktorý v zlomku sekundy vykoná miliardy výpočtových operácií.

Nový počítač bude imitovať tzv. kvantovú interferenciu. Bežné počítače používajú na postupné vykonanie výpočtových krokov namiesto tejto interferencie elektróny. Obrazne to vyzerá tak, ako keby knihovník vo veľkej knižnici hľadal knihu spôsobom, že by postupoval po jednotlivých policiach. V prípade kvantovej interferencie sa pre každú knihu vyprodukujú klony tohto knihovníka. V rámci jednej výpočtovej operácie sa vypustia všetky klony, aby hľadali určitú knihu. Je jasné, že jeden z nich ju musí okamžite nájsť. Čím je knižnica väčšia, to znamená čím je úloha komplexnejšia, tým je metóda interferencie rýchlejšia.

V procese vývoja počítača sa dokázalo, že svetelná interferencia je nielen rovnako efektívna ako kvantová, ale je aj ľahšie realizovateľná. „V kvantovej mechanike môžeme robiť veci, ktoré sú na obyčajných počítačoch úplne nemožné,“ povedal fyzik Ian Walmsley. „Teraz môžeme skonštruovať počítač, ktorý vychádza z kvantovej interferencie, ale pracuje so svetlom.“

Srdcom Walmsleyho počítača je kúsok priehľadného oxidu teluričitého, akusticko-optického modulátora. Tento slúži ako databanka, pretože informácie ukladá vo forme zvukových vĺn. Malé zariadenie kontinuálne vibruje na jednej strane modulátora a vysiela vlny podobne ako obyčajný reproduktor. Tieto vlny niektoré časti modulátora stlačia, iné rozšíria, čím vznikne štruktúra, v ktorej sa budú nachádzať informácie.

Aby sa mohlo v tejto databanke vyhľadávať, na modulátor sa namieri svetelný lúč, ktorý sa najprv rozdelí na dve časti. Jedna časť prejde cez hranol, takže na modulátor dopadne dážď rôznych svetelných frekvencií. Lúč každej frekvencie sa dostane do inej oblasti databanky a dôjde k jeho zlomu. Dážď odrazených frekvencií sa opäť zloží do jedného lúča, a ten sa porovná s lúčom pôvodne poslaným do modulátora. Výsledkom všetkého je určitá frekvencia, ktorá sa zmenila prechodom cez databanku.

Vo Walmsleyho počítači prechádza modulátorom 50 rôznych frekvencií. Ak sa zmení 20. frekvencia znamená to, že hľadaná informácia sa nachádza na 20. mieste v databanke. Bežný počítač by postupne prehľadal všetkých 20 pozícií. Pri 20 uložených informáciách to ešte nič neznamená, ale ak by databanku tvoril telefónny zoznam USA, bol by časový zisk Walmsleyho počítača nepredstaviteľne vyšší.

(TASR)