Специалисты из департамента научных исследований Военно-воздушных сил США при поддержке физиков из Мичиганского университета разрабатывают инновационные компоненты для квантовых компьютеров, благодаря которым суперкомпьютеры не только станут быстрее, но и будут недосягаемы для хакеров.

Согласно заявлению руководителя исследования профессора физики Дункана Стила, упрощение использования квантово-механических эффектов позволит сдвинуть границы современной электроники и перейти в «царство кванта», где алгоритмы и вычисления могут осуществляться на потрясающе высоких скоростях.

Чтобы достигнуть этой цели, Стил и его коллеги начали с оптического создания и поддержки квантовой последовательности, используя один единственный электрон или «прореху» в квантовой точечной структуре. Изучая основные законы квантового мира, ученые установили, что, поддерживая постоянное электрическое напряжение в течение длительного периода времени в наноструктуре, находящейся в твердом состоянии, — такой как квантовая точка, — можно создать квантовый компьютер, обладающий безграничными возможностями хранения информации. Однако одной из главных проблем практического использования потенциала одного кванта стал механизм управления электрическим напряжением квантовой точки.

Для успешного осуществления данной фазы проекта ученые сосредоточились на квантовых свойствах электрона и промежутков в точечной структуре — на «вращении и стабильности», благодаря которым возможны транспортировка и хранение информации.

Основываясь на этой концептуальной модели, разработчики смогли перейти к более сложной фазе проекта — операциям и вычислениям путем выполнения квантовых алгоритмов.

Благодаря инновационным лазерным системам управления напряженностью, созданным при поддержке департамента научных исследований Военно-воздушных сил США, мы можем осуществлять оптический контроль за электрическим потенциалом кванта, а значит, в несколько раз увеличить мощность квантовых компьютеров», — говорит руководитель проекта Дункан Стил. На базе лаборатории ВМС США исследователи просчитали, каким образом можно оптически управлять и измерять вращение дополнительного электрона в квантовой точке.

В процессе исследования мичиганские ученые связались со своими коллегами из Университета Калифорнии в Сан-Диего, которые занимались детальной проработкой оптического контроля мельчайших частиц. Вооружившись наработками коллег о том, как в процессе «вращения и стабильности» теряется информация и с помощью каких технологий данная потеря может быть существенно сокращена, Стил и соавторы успешно продемонстрировали способ увеличения квантового потенциала хранения данных и повышения информационной безопасности компьютера.

«> Взломать квантовый компьютер практически невозможно, — рассказал РБК daily ведущий разработчик программного обеспечения NeedForTrade Дмитрий Варгин. — В случае с электронным компьютером взлом и хищение информации происходит на «транзите», то есть в момент передачи информации от одного компьютера другому. При этом ни отправитель, ни получатель не заметят того, что информация была считана. В случае же с квантовым компьютером, где основной единицей является фотон, хищение данных невозможно. Дело в том, что фотоны позволяют считывать информацию только после своего разрушения. Поэтому, если какой-то фрагмент передаваемой информации будет прочитан до доставки адресату, канал связи тут же прервется, и доступ хакера к информации сразу блокируется».

А использование ультрабыстрой лазерной технологии позволит увеличить скорость и число операций и осуществить более миллиона квантовых операций внутри информационной ячейки, прежде чем исходные данные будут потеряны.

Наиболее существенный аспект новой вехи в создании квантового суперкомпьютера заключается в одновременном приумножении возможностей квантовых технологий и упрощении их использования, — поясняет г-н Стил. — Ранее теорию квантового компьютера всегда сопровождало беспокойство о том, что полупроводники, которые сегодня чрезвычайно популярны в производстве современной электроники и оптоволоконной оптике, совершенно бесполезны в квантовых компьютерах, так как приводят к нарушению последовательности вращения электрона, а значит, и к потере данных».

Теперь же, по словам специалистов из Мичиганского университета, результаты нового исследования позволят контролировать скорость вращения электрона и предотвращать потерю информации даже при использовании в суперкомпьютере распространенных полупроводников. Таким образом, новая технология не только сделает квантовый компьютер быстрее и надежнее, но и снимет множество проблем при его производстве.