Scrapbooks eller sociala nätverk är samlingar av mestadels osorterad data. Sökandet efter enskilda element i mycket stora datamängder, d.v.s. för nålen i datahöstacken, är extremt komplicerat för klassiska datorer. Forskare vid Karlsruhe Institute of Technology (KIT) har nu kvantmekaniskt implementerat och framgångsrikt genomfört Glovers algoritm, en process för att snabbt hitta ett sökelement i osorterade databaser. Deras resultat redovisas i Fysiska granskningsbrev .

En universell kvantdator är fortfarande en vision. Speciella kvantsystem som lovar att lösa vissa uppgifter snabbare än en klassisk dator, dock, spelar redan en viktig roll inom vetenskapen. För att tillförlitligt hitta ett visst element i osorterad data, en konventionell dator måste gå igenom alla sökelement successivt i det mest ogynnsamma fallet. Ett kvantsystem med en implementerad Grovers sökalgoritm påskyndar sökningen kvadratiskt.

Forskargrupper ledda av professorerna Wolfgang Wernsdorfer och Mario Ruben från KIT, tillsammans med forskare från Institut Néel (Grenoble), har lyckats med detta:Forskarna tillämpade Grovers algoritm på en molekylär magnet och, Således, skapade ett kvantsystem, vars uppgift är att snabbt hitta sökelement i osorterad data.

I deras senaste forskningsprojekt, de visade möjligheten att snabbt söka efter en liten databas med fyra element. "Men den här metoden kan implementeras i vilket kvantsystem som helst med många, icke-ekvidistanta energinivåer, som öppnar vägen mot en universell kvantsökningsalgoritm, " säger professor Ruben.

Forskarna implementerade Grovers algoritm i en molekylär magnet som utsattes för superposition med specialdesignade mikrovågor. Superposition är en kvanteffekt, där en partikel antar olika tillstånd samtidigt. Vid utförande av kvantoperationerna, en transistor med en enda molekyl läste upp sökresultaten. En animation illustrerar denna process.

Wolfgang Wernsdorfer, Professor vid KIT:s Physikalisches Institut och Institute of Nanotechnology (INT), betonar att kvanttillstånden manipulerades vid mycket låga temperaturer med enbart elektriska fält. "Det är därför vi hoppas att denna teknik kan integreras i nuvarande elektroniska enheter, " tillägger Wernsdorfer.

Den skräddarsydda molekyltransistorn syntetiserades av Mario Rubens team vid INT och KIT:s Institute for Inorganic Chemistry. I dess centrum, en terbiumatom med ett uttalat magnetiskt moment, en snurr, ligger. Terbiumet är omgivet av organiska molekyler som skyddar det mot yttre påverkan.