22.09.2011

Изготовлена квантовая машина фон Неймана

Физики из Калифорнийского университета (США) сконструировали простейший вариант квантовой машины фон Неймана, пишет Technology Review.

Отличительным признаком архитектуры фон Неймана считается физическое разделение процессорного модуля и устройства хранения. Роль процессора в новой разработке сыграли два сверхпроводящих кубита (на рисунке — Q₁ и Q₂), соединённые посредством микроволнового резонатора В, а памятью стали сверхпроводящие резонаторы М₁ и М₂. В структуру компьютера также вошла пара двухуровневых регистров Z₁ и Z₂.

В этой схеме можно, к примеру, создать (запутанное) состояние Белла для кубитов и записать его в память, а затем сформировать новое запутанное состояние для Q₁ и Q₂. Чтобы повторно использовать кубиты, от последнего необходимо «избавиться», и такая задача — перевод Q₁ и Q₂ в основное состояние — решается с помощью регистров Z₁ и Z₂. После этого кубиты будут готовы к чтению памяти, и экспериментатор сможет удостовериться в том, что запутанное состояние не разрушилось при хранении.

Построенный американцами компьютер успешно справляется с квантовым преобразованием Фурье. Кроме того, учёным удалось реализовать квантовый логический элемент, аналогичный вентилю Тоффоли. Канонический вентиль Тоффоли, напомним, имеет трёхбитовые вход и выход и схемой работы напоминает элемент «контролируемое отрицание», инвертирующий второй бит на выходе, если на первый вход подана единица; единственное отличие состоит в том, что вентиль Тоффоли обращает значение последнего (третьего) бита на выходе, только если единица подаётся на два первых входа.

Полная версия отчета опубликована в журнале Science; препринт статьи можно скачать с сайта arXiv.

Дмитрий Сафин

Источники:

1. КОМПЬЮЛЕНТА