Бъдещите квантови компютри може да се захранват от кристали

Физиците използват странните начини, по които атомите взаимодействат един с друг, за да изградят квантови компютри.

Атомните дефекти в някои кристали могат да помогнат за разгръщането на потенциала на революцията в квантовите изчисления, според открития, направени от изследователи от Североизточния университет. Учените казаха, че са открили нов начин за създаване на квантов бит с помощта на кристалите. Напредъкът в квантовите технологии, които разгръщат свойствата на квантовата физика, наречени заплитане, може да позволи по-мощни и енергийно ефективни устройства.

„Заплитането е фантастична дума за създаване на връзка между частиците, която ги кара да действат така, сякаш са свързани заедно“,

Винсент Бърк, CRO и CSO на компанията за квантови изчисления Quantum Xchange каза пред Lifewire в интервю по имейл.

„Тази връзка е специална с това, че позволява действията върху една частица да имат ефект върху друга. Точно тук идва силата на изчисленията: когато състоянието на едно нещо може да се промени или да повлияе на състоянието на друго. Всъщност, въз основа на тази луда връзка за заплитане, ние сме в състояние да представим всички възможни резултати от едно изчисление само с няколко частици."

Квантови битове

Изследователите обясниха в a скорошен документ в природата че дефекти в определен клас материали, по-специално, двуизмерни дихалкогениди на преходни метали, съдържаше атомните свойства за създаване на квантов бит или накратко кубит, който е градивният елемент за квантовия технологии.

"Ако можем да се научим как да създаваме кубити в тази двуизмерна матрица, това е голяма, голяма работа", Арун Бансил, професор по физика в Northeastern и съавтор на статията, каза в съобщението за пресата.

Бансил и колегите му пресяха стотици различни комбинации от материали, за да намерят тези, които могат да хостват кубит, използвайки усъвършенствани компютърни алгоритми.

"Когато разгледахме много от тези материали, в крайна сметка открихме само шепа жизнеспособни дефекти - около дузина", каза Бансил. "И материалът, и видът на дефекта са важни тук, защото по принцип има много видове дефекти, които могат да бъдат създадени във всеки материал."

Критично откритие е, че така нареченият "антисайт" дефект във филмите на двуизмерните дихалкогениди на преходните метали носи със себе си нещо, наречено "спин". Спин, наричан още ъглов импулс, описва фундаментално свойство на електроните, дефинирани в едно от двете потенциални състояния: нагоре или надолу, каза Бансил.

Един фундаментален принцип на квантовата механика е, че неща като – атоми, електрони, фотони – постоянно взаимодействат в по-голяма или по-малка степен, Марк Матингли-Скот, казва в имейл управляващ директор EMEA в компанията за квантови компютри Quantum Brilliance.

"Квантовите компютри използват тази взаимозависимост между кубити, които по същество са най-простият възможен квант механична система, за да увеличим драстично броя на решенията, които можем да изследваме паралелно, когато изпълняваме квантова програма", той добави.

Квантов скок

Въпреки скорошния пробив в qubits, не очаквайте квантовите компютри да заменят лаптопа ви скоро. Изследователите все още не знаят най-добрата физическа система за изграждане на квантов компютър, Майкъл Реймър, професор по физика в университета в Орегон, който изучава квантовите изчисления, каза пред Lifewire в имейл.

„Вероятно през следващото десетилетие няма да има мащабен универсален QC, който да реши всеки добре поставен квантов проблем“, каза Реймър. „И така, хората изграждат прототипи, използвайки различни материални „платформи“.“

Някои от най-модерните прототипи използват уловени йони, включително тези, създадени от компании като ionQ и Honeywell Quantum. „Те имат предимството, че всички атоми от един тип (да речем натрий) са строго идентични, изключително полезно свойство“, каза Реймър.

Бъдещите приложения за квантови изчисления са неограничени, казват бустери.

„Отговорът на този въпрос е подобен на отговора на същия въпрос за цифровите компютри през 60-те години на миналия век“, каза Реймър. „Никой не е предвидил правилно отговора тогава и никой не може да го направи сега. Но научната общност има пълна увереност, че ако технологията успее, тя ще бъде също толкова въздействаща като полупроводниковата революция от 1990-те-2000-те години."