Kiểm soát các qubit
Việc tách li các qubit của một máy tính lượng tử để tránh mất kết hợp đòi hỏi một số phương tiện bắt và giữ chúng mà không làm cho hàm sóng của chúng phân hủy. Các máy tính dùng nguyên tử làm qubit có thể sử dụng một mạng lưới laser gọi là mạng quang học để tạo ra các giếng thế ở chỗ các chùm tia giao cắt, bắt giữ nguyên tử vào trong những vùng này. Trong khi đó, các ion tích điện có thể bị giam cầm bởi trường điện từ, và có thể truyền tải thông tin qua các chuyển động tập thể của chúng vì điện tích của chúng ảnh hưởng lên nhau.
Người ta có thể sử dụng các chấm lượng tử để kiểm soát các electron trong quỹ đạo xung quanh chúng, còn máy tính lượng tử dựa trên ánh sáng thì khó khăn hơn, vì các photon không tương tác với nhau. Gương và dụng cụ gọi là bộ tách chùm tia có thể là một cách giam cầm ánh sáng, giống như cái gọi là ‘nguyên tử Rydberg’ – các nguyên tử cỡ lớn có thể cùng nhau làm chậm ánh sáng đến mức như rùa bò – đặt nền tảng cho các ‘mạch điện’ máy tính lượng tử được làm bằng chính ánh sáng.
Cổng lô gic lượng tử
Mỗi máy tính cổ điển sử dụng những bộ phận nhỏ gọi là cổng lô gic để thực thi những hàm lô gic đơn giản dựa trên tín hiệu điện tử (các bit dữ liệu nhị phân) nạp vào chúng. Ví dụ, mỗi cổng AND nhân hai input, mỗi cổng OR cộng hai input và mỗi cổng NOT làm đảo dấu một input. Có những biến thể khác của các cổng này, song chỉ duy nhất cổng NOT là thuận nghịch; các cổng kia chỉ hoạt động một chiều.
Các cổng lô gic lượng tử, trái lại, đều là thuận nghịch. Các dải cổng lượng tử tạo nên ‘mạch lượng tử’, và chúng chỉ thực thi các hàm dựa trên một hoặc hai input, nên hành trạng của chúng có thể được mô tả bằng các ma trận 2 x 2 hoặc 4 x 4. Có thể có nhiều cổng lô gic lượng tử hơn so với cổng lô gic thông thường, mỗi cổng thực hiện một hàm khác nhau dựa trên các qubit. Trước đây, các cổng lượng tử từng được chế tạo từ những vật liệu mới lạ như các nguyên tử Rydberg hay các photon, nhưng vào năm 2015 lần đầu tiên các nhà khoa học đã có thể xây dựng một cổng lượng tử làm bằng silicon, một bước trọng yếu hướng tới biến máy tính lượng tử thành thực tiễn.
Vật lí Lượng tử Tốc hành
Gemma Lavender
Bản dịch của Thuvienvatly.com
Phần tiếp theo >>
