Команда ученых из Массачусетского технологического института (MIT) достигла значительного прорыва в развитии квантовых технологий, впервые продемонстрировав контроль над квантовой случайностью.
Основное внимание исследователи уделили уникальной характеристике квантовой физики, известной как "флуктуации вакуума". Вакуум обычно ассоциируется с полностью пустым пространством, лишенным вещества и света. В квантовом мире даже вакуум подвержен колебаниям и изменениям, аналогичным волнам, возникающим на спокойной водной поверхности. Эти колебания ранее использовались для создания случайных чисел и объясняют множество удивительных явлений, открытых квантовыми учеными за последние сто лет.
Исследование было опубликовано в журнале Science и руководил им постдокторант Массачусетского технологического института Шарль Рок-Кармес, профессор Марин Солячич и профессор Джон Джоаннопулос, а также другие коллеги.
Традиционные компьютеры работают по детерминированным правилам, выполняя последовательные инструкции, что обеспечивает одинаковый результат при одних и тех же входных данных. Такой детерминистический подход лежит в основе цифровой эры, но неэффективен, когда речь идет о моделировании физических процессов или оптимизации сложных систем, где присутствует множество неопределенностей и случайностей.
Здесь на сцену выходят вероятностные вычисления, использующие внутреннюю случайность для выполнения вычислений. Они предоставляют несколько возможных результатов с соответствующими вероятностями, что делает их подходящими для моделирования физических явлений и задач оптимизации.
Однако управление вероятностными вычислениями и их распределениями было трудной задачей из-за квантовой случайности. В данном исследовании команда MIT продемонстрировала способность контролировать квантовую случайность, создавая управляемый фотонный вероятностный бит (p-бит). Этот подход может иметь широкие практические применения, включая области комбинаторной оптимизации и квантовой хромодинамики.
Исследователи подчеркивают, что их работа открывает новые возможности в квантово-вероятностных вычислениях и позволяет моделировать сложные физические явления.