Για πρώτη φορά ερευνητές στις ΗΠΑ ανέπτυξαν ένα κβαντικό υπολογιστή, ο οποίος βασίζεται σε πέντε μόνο άτομα και μπορεί να κάνει παραγοντοποίηση μικρών αριθμών (μετατροπή τους σε γινόμενο).
Η παραγοντοποίηση μεγάλων αριθμών με πολλά ψηφία είναι ιδιαίτερα δύσκολη. Για παράδειγμα, για την παραγοντοποίηση ενός αριθμού με 232 ψηφία έχουν ασχοληθεί επιστήμονες επί δύο έτη, με τη βοήθεια εκατοντάδων συμβατικών υπολογιστών που χρησιμοποιούνται εκ παραλλήλου.
Το 1994 ο καθηγητής εφαρμοσμένων μαθηματικών Πίτερ Σορ του Πανεπιστημίου ΜΙΤ πρότεινε έναν κβαντικό αλγόριθμο (τον πιο πολύπλοκο που έχει ποτέ δημιουργηθεί), ο οποίος μπορεί να παραγοντοποιήσει έναν μεγάλο αριοθμό, δηλαδή να βρεί όλους τους δυνατούς πολλαπλασιαστές του. Όμως μέχρι σήμερα ο αλγόριθμος δεν ήταν δυνατό να εφαρμοσθεί στην πράξη.
Τώρα, ερευνητές του ΜΙΤ και του αυστριακού Πανεπιστημίου του Ίνσμπρουκ, με επικεφαλής τον καθηγητή Ισαάκ Τσούανγκ της Σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Επιστήμης των Υπολογιστών του ΜΙΤ, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό “Science”, ανέπτυξαν έναν κβαντικό υπολογιστή πέντε ατόμων, που παραμένει σταθερός μέσα σε μια παγίδα ιόντων.
Ο υπολογιστής χρησιμοποιεί παλμούς λέιζερ για να δημιουργήσει «λογικές πύλες» και να εκτελέσει τον αλγόριθμο του Σορ σε κάθε ένα από τα πέντε άτομα, καταφέρνοντας να υπολογίσει σωστά τους παράγοντες (πολλαπλασιαστές) του αριθμού 15, δηλαδή το 3 και το 5.
Το σύστημα έχει σχεδιαστεί έτσι ώστε να μπορεί να λειτουργήσει ςε μεγαλύτερη κλίμακα, με την προσθήκη περισσότερων ατόμων και λέιζερ, ώστε δυνητικά να παραγοντοποιεί μεγαλύτερους αριθμούς. Όπως είπε ο Τσούανγκ, κάτι τέτοιο μένει να υλοποιηθεί στο μέλλον και ασφαλώς θα απαιτήσει ένα τεράστιο ποσό χρημάτων.
Στους κλασσικούς υπολογιστές οι αριθμοί αντιπροσωπεύονται είτε από το 1 είτε από το 0, αλλά στους κβαντικούς υπολογιστές οι υπολογισμοί βασίζονται σε κβαντικές μονάδες ή κύβιτα (qubits), που μπορεί να είναι ταυτόχρονα 0 και 1, χάρη στο κβαντικό φαινόμενο της υπέρθεσης. Αυτό καθιστά πολύ πιο γρήγορο τον υπολογιστή στην επεξεργασία των αριθμών.
Το 2001, ο Τσούανγκ ήταν ο πρώτος που, με δημοσίευση στο “Nature”, σχεδίασε έναν κβαντικό υπολογιστή, ο οποίος βασιζόταν σε ένα μόνο μόριο, το οποίο ήταν δυνατό να βρεθεί σε κβαντική κατάσταση υπέρθεσης και όπου ήταν δυνατό να εφαρμοστεί ο αλγόριθμος του Σορ. Όμως το σύστημα εκείνο ήταν αδύνατο να λειτουργήσει σε μεγαλύτερη κλίμακα – κάτι που κατάφερε αυτή τη φορά ο Τσούανγκ και οι συνεργάτες του.
H έρευνα -που μπορεί να έχει πρακτικές εφαρμογές για ασφαλέστερη κρυπτογράφηση- χρηματοδοτείται και από την υπηρεσία Intelligence Advanced Research Project Activity (IARPA), η οποία υποστηρίζει έρευνες που ενδιαφέρουν τις μυστικές υπηρεσίες των ΗΠΑ, κατά το πρότυπο της πιο γνωστής DARPA, η οποία κάνει το ίδιο για λογαριασμό του αμερικανικού Πενταγώνου.