Ученые разрабатывают новый сверхкомпьютер из необычных частиц

Исследователи из Сколковского института науки и технологии, Кембриджа, Университета Саутгемптона и Кардиффского университета использовали квантовые частицы, известные как поляритоны, представляющие из себя смесь света и материи, в качестве "маяка", показывающего путь к простейшему решению сложных проблем.

Данное нововведение может стать основой для нового типа компьютера, способного решать неразрешимые в настоящее время проблемы в различных областях. Новый компьютер сможет решать проблемы как в биологии, так в финансах и космических путешествиях.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Materials, передает Naked Science.

На данный момент суперкомпьютеры способны решать только определенное подмножество задач, когда размерность минимизируемой функции мала или когда базовая структура проблемы позволяет быстро найти оптимальное решение даже для функции большой размерности. Так, что даже гипотетический квантовый компьютер, если он будет создан, в лучшем случае даст квадратичное ускорение для неупорядоченного поиска глобального минимума по сравнению с классическим компьютером.

Именно поэтому математик из Кембриджского университета и профессор Сколтеха Наталья Берлова совместно с коллегами решила рассмотреть эту проблему под другим углом.

Что, если вместо того чтобы исследовать горную местность в поисках самой низкой точки, заполнить пейзаж "волшебной пылью", которая будет сиять только в самом глубоком месте и позволит легко обнаружить решение?

По задумке ученых "волшебная пыль" состоит из поляритонов – квантовой суперпозиции фотонов и электронов,  созданных с помощью лазера на тонких слоях напыления различных атомов, таких как галлий, мышьяк, индий и алюминий. Известно, что на этих слоях электроны способны поглощать и излучать свет определенного цвета.

При этом значительной привилегией поляритонов является то, что они в десять тысяч раз легче электронов и могут достигать достаточной плотности для образования нового состояния вещества, известного как конденсат Бозе-Эйнштейна, где квантовые фазы поляритонов синхронизируются и создают единый макроскопический квантовый объект, излучающий свет.