یک کامپیوتر کوآنتومی در حال کار می بایست آنقدر قدرتمند باشد که بتواند پاره ای از مشکلات را عرض ثانیه هایی حل نماید . که سریع ترین ابر کامپیوتر موجود ، میلیونها سال طول می کشد تا کامل شود .
برای جستجوی این قدرت محاسبه مقدس ، یک تیم منظم از محققان مهندس و فیزیک در دانشگاه برای به کارگیری نقطه های کوآنتومی ژرمانیوم سیلیکن در ساخت پایه و اساس نسل جدید کامپیوترها ، برنامه ریزی نمودند .
مرکز تحقیقات ارتش آمریکا ، از جنبه رقابتی بیش از 30 زیر مجموعه را برای سرمایه گذاری توسط محققان uw مدیسون انتخاب کرد که با صرف 3 سال و اعطای 5/1 میلیون به این محققان ، ابزار و توانایی منحصر به فرد خود را در جهت پیشرفت یک دروازه کوآنتومی نیمه هادی اصلی یا کیوبیت با هم متحد نماید .
در مرکز دنیای اتمی غیر قابل رؤیت محاسبه کوآنتومی ، نقطه کوآنتومی وجود دارد ، یک جعبه ، به جرم نانومتر که تعداد مشخصی از الکترونها را نگه می دارد
عدد می تواند با تغییر میدان الکتریکی نزدیک نقطه ماهرانه به کار برده شود . یک کامپیوتر کوآنتومی می بایست این نقاط را به کارگیرد تا برتری یک پدیده کوآنتومی شناخته شده در جایگاه فوق العاده را به دست آورد به عنوان مثال یک الکترون می بایست حالت چرخش خود را در هر دو طرف بالا و پایین را در یک زمان حفظ نماید .
در جایی که کامپیوتری ( کلاسیک ) حالت بالا و پایین را به کار می برد تابیتهای اطلاعاتی را به صورت 0 و 1 یعنی کدهای دوتایی نشان دهد ، یک کامپیوتر کوآنتومی جایگاه عالی را تحت عنوان کیوبیتها به کار می برد با جایگاه عالی ، یک کیوبیت ، قبل از اندازه گیری نه به حالت 0 و نه 1 می باشد ، بلکه توأماً به عنوان هر دو مورد یعنی 0 و 1 وجود دارد . حالت جفت جفت ، در مرحله ارتباط نزدیک به هم گره خورده اند .
تعیین بالا یا پایین حالت چرخش یک ذره بر حالت ذره جفتی اش تأثیر می گذارد .
شگفت انگیزتر این است که ذره های به هم گره خورده ارتباطشان به حافظه سپرده می شود و اینکه فاصله بین آنها چقدر است . مسئله مهمی نیست ، چیزی که انیشتین آنرا در یک بعد عملی وحشت انگیز می خواند .
همه این مطالب همراه هم به این معناست که کامپیوترکوانتومی می توانست به صورتی گسترده محاسبات همسان را انجام دهد . تیم uw مدیسون شامل پروفسورهای فیزیک یعنی مارک اریکسون وBob Joynt ، Erwinw . Mueller ، Max hagally Bascom پروفسور علم ظاهر ، DanVander مهندسی کامپیوتر و الکترونیک همچنین محقق فوق دکترا ، mark Fresen ، تئوری فیزیک و دانشمند عضو Don Savage و دانشجوی فارغ التحصیل شده از رشته افزایش مواد : Paul Rugheimer ، در ارائه طرح دخالت داشتند .
تیم تحقیق تئوری فیزیکی مدرن سیلیکون ژرمانیوم ، موادی که دارای ساختار ناهمگون دارند ، دمای پایین و اندازه گیری فرکانس بالا را با هم ترکیب خواهند نمود تا المان مقهور کننده ای از یک کامپیوتر کوآنتومی را بسازند که حالت جامد دروازه منطقی Not کنترل شده نامیده می شود .
ساختن این بخش به خودی خود یک دستاورد می باشد . اما روش تیم این است که این یک موقعیت تازه به دست آمده می باشد . یک کامپیوتر کوآنتومی مفید احتیاج به زنجیره ای از هزاران کیو بیت خواهد داشت . سایر روشها کیوبیتها را طوری شکل داده است که در انعکاس مغناطیسی هسته به کار رود و به وسیله اتمهای تک ساز خلأ شکل گرفته این اتمها با عدم توانایی پیوستگی با تعداد زیاد کیوبیتها محدود شده اند .
روند تیم uw مدیسون طوری بود که علم جدید و تکنولوژی موجود را همانند تکنولوژی نیمه هادی اکسید فلز مکمل به کار برد (CMOS) این بدان معناست که اگر یک کیوبیت ساخته شود ، احتمالاً این روند می توانست برای ساختن و چسبیدن هزاران کیوبیت مقیاس بندی شود .
محققان پیش بینی کردند که موفقیت آنها می توانست در اولین کامپیوتر کوآنتومی مفید طی 10 تا 30 سال نتیجه دهد .
تیم تحقیق تا به حال روش خود را برای مرکز تحقیقاتی آلو مینی و سکانسین ، برای در نظر گرفتن یک حق انحصاری اختراع آشکار کرده است . بنا به گفته اریکسون این چیزی است بسیار هیجان انگیز . در اینجا در حال ساخت انواع جدیدی از نقطه کوآنتومی هستیم که قبلاً ساخته نشده و اگر ما بتوانیم آنرا با موفقیت بسازیم ، جامعه تکنیکی باید قادر به دویدن همراه آن باشد .
-
طبق گفته لاگالی پروفسور علم مواد و مهندسی «این تیم ، تیمی غیر معمول ، قوی و یاری رساننده بوده که به خوبی از ابتدا از عهده کارها برآمده .»
لاگالی می گوید این نتیجه تلاش مرکز مهندسی و علمی تحقیقی مواد می باشد که توسط تام کوئچ اداره می شود (MRSEC) این حقیقت که ما این همکاری بی نظیر را در مواد و علوم فیزیکی داریم ، ما را در مرحله خلاقیت فاز نانو موفق گردانده است ون در وید ، واریکسون در میان اولین دسته به کارگیری خلاقیت مدیسون ، همکاری عمومی برای بهبودی تحقیق تدریس و به نتجیه رسیدن توسط uw مدیسون بودند . لاگالی می گوید : به کارگیری فاز نانو به ما اجازه می دهد که آینده محاسبات را دگرگون سازیم .
رجیستر حافظه کوانتومی :
تاکنون دو حالت از سیستم کوانتومی را بررسی نموده ایم ، بخصوص ذره با اسپین)(- را . هر چند سیستم کوانتومی به هیچ طریق مستلزم سیستم دو حالتی نمی شود . اکثر مباحث فوق برای یک سیستم کوانتومی دو حالتی ، برای یک سیستم کوانتومی n حالتی نیز قابل اجرا است .
دریک سیستم n حالتی فضای هیلبرت ، دارای ، کاهش مستقیم n می باشد که حالتهای ممکن را که سیستم می تواند در آن اندازه گیری شود را نشان می دهد . از آنجائیکه با سیستم دو حالتی ، هنگامیکه سیستم کوانتومی n حالتی را اندازه گیری می کند ، همیشه آنرا یکی از n حالت خواهیم یافت و نه وضعیت فوق العاده n حالت . گر چه هنوز اندازه گیری نشده ، سیستم اجازه می دهد تا در هر وضعیت فوق العادی از n حالت وجود داشته باشد .