Крошечный кристалл, который позволяет компьютеру выполнять вычисления, которые в настоящее время ставят в тупик самые мощные суперкомпьютеры в мире, был разработан международной командой, включающей доктора Майкла Бирчука из Университета Сиднея.

Используемый ионный кристалл предназначен для создания одного из самых мощных компьютеров, когда-либо созданных, результаты опубликованы в журнале Nature 26 апреля 2012 года.

"Вычислительные технологии совершили огромный скачок вперед, используя кристалл, содержащий всего 300 атомов, подвешенных в пространстве", - сказал доктор Бирчук из Школы физики Университета и Центра передового опыта ARC в области инженерных квантовых систем.

"Разработанная нами система обладает потенциалом для выполнения вычислений, для которых потребовался бы суперкомпьютер, превышающий размеры известной Вселенной, - и все это она делает при диаметре менее миллиметра", - сказал доктор Бирчук.

"Прогнозируемая производительность этого нового экспериментального квантового симулятора превосходит текущую максимальную производительность любого известного компьютера на поразительные 10 в степени 80. Это 1, за которым следуют 80 нулей, другими словами, 80 порядков величины, поистине ошеломляющий масштаб ".

Команда, с которой работал доктор Бирчук, включая ученых из Национального института стандартов и технологий США, Джорджтаунского университета в Вашингтоне, Университета штата Северная Каролина и Совета по научным и промышленным исследованиям в Южной Африке, создала специализированный вид квантового компьютера, известного как "квантовый симулятор".

С тех пор, как лауреат Нобелевской премии Ричард Фейнман в 1980-х годах подчеркнул потенциал квантовых вычислений, ученые пытаются создать квантовые компьютеры, способные решать некоторые из самых больших и сложных проблем. Квантовые симуляторы специального назначения обладают огромным потенциалом для решения множества сложных задач в материаловедении, химии и биологии с гораздо большей эффективностью, чем обычные компьютеры.

Революционный кристалл исследовательской группы превосходит все предыдущие экспериментальные попытки в обеспечении "программируемости" и критического порога в кубитах (единица измерения квантовой информации), необходимого для того, чтобы симулятор превысил возможности большинства суперкомпьютеров.

"Многие свойства природных материалов, управляемых законами квантовой механики, очень сложно смоделировать с помощью обычных компьютеров. Ключевой концепцией в квантовом моделировании является построение квантовой системы, позволяющей получить представление о поведении других естественных физических систем ".

Подобно изучению масштабной модели крыла самолета в аэродинамической трубе для имитации поведения полномасштабного самолета, с помощью квантовой "масштабной модели" можно получить потрясающую информацию о сложных квантовых системах.

"Проектируя точно контролируемые взаимодействия, а затем изучая выходные данные системы, мы эффективно запускаем "программу" для моделирования", - сказал доктор Бирчук.

"В нашем случае мы изучаем взаимодействия спинов в области квантового магнетизма - ключевой проблемы, которая лежит в основе новых открытий в материаловедении для энергетики, биологии и медицины", - сказал доктор Бирчук.

"Например, мы надеемся изучить спиновые взаимодействия, предсказанные моделями высокотемпературной сверхпроводимости - физического явления, которое еще предстоит объяснить, но имеет потенциал революционизировать распределение электроэнергии и высокоскоростной транспорт".

Экспериментальное устройство предоставляет исключительные новые возможности, которые позволяют исследователям разрабатывать взаимодействия, имитирующие те, которые встречаются в природных материалах.

Примечательно, что они могут даже реализовать взаимодействия, которые, как известно, не встречаются в природе, создавая совершенно новые формы квантовой материи.