Скорость квантовых компьютеров определяется тем, что их компоненты испытывают больший диапазон состояний, по сравнению с их двоичными собратьями. Специальные алгоритмы могут использовать такие квантовые состояния для решения задач, недоступных традиционным компьютерам.

Одним из претендентов на звание квантового компьютера считается оптическая решетка, где ультрахолодные атомы распределяются по ячейкам с помощью лазера, как яйца в упаковке для яиц. Но прежде чем мы начнем считывать и записывать информацию на эти атомы, то есть решетка заработает как квантовый компьютер, нужно определить их точное положение.

Две научные группы под руководством Стефана Кура из Института квантовой оптики Макса Планка в г.Гарчинге (Германия) и Маркуса Грейнера из Гарвардского университета сделали первый шаг к отображению отдельных атомов рубидия на оптической решетке. Сложность задачи была не только в величине атомов, но и в том, что находящиеся рядом фотоны могут сталкиваться друг с другом, размывая любую структуру.

Чтобы преодолеть этот недостаток, ученые изучили свет одного атома, а потом разработали алгоритм, с помощью которого создали композитный слой структуры из различных положений атомной решетки. Сопоставляя эти модели с подлинной фактурой, ученые выяснили, что алгоритм может определять местоположение атомов.

Каждый атом в решетке может функционировать как квантовый бит. По словам Кура, у оптической решетки намного больше этих кубитов, чем у других существующих на сегодня концепций квантового компьютера, поэтому данный подход обещает огромную скорость вычислений.

В случае Бозе-Эйнштейновского конденсата прослеживаются большие колебания числа и плотности атомов в пределах решетки. В состоянии изолятора Мотта число атомов почти всегда постоянно. При увеличении числа атомов получается кольцевая структура (Изображения С. Кур)