Електрическите крушки могат да помогнат за захранването на квантовите компютри

Една проста електрическа крушка може да бъде ключът към превръщането на практическите квантови компютри в реалност, отваряйки възможността за значително по-мощни способности за обработка на данни.

Учени от Националната лаборатория в Аргон на Министерството на енергетиката на САЩ твърдят, че имат направи още една стъпка към изграждането на нов вид компютър който използва квантови битове или кубити. Техниката включва пръскане на електрони от нишката на електрическа крушка, според a скорошен документ в рецензираното списание природата.

Майкъл Низич, професор по компютърни науки в Нюйоркския технологичен институт, който не е участвал в статията, нарече изследването на Argonne "доста важно" в интервю по имейл с Lifewire.

„Това може да положи основата за наистина достъпно разпределение на функционални квантови процесори в a разнообразие от изчислителни устройства, водещи до следващото поколение потенциално неограничени компютърни процесори“, той добави.

По-добри битове

Квантовите компютри обещават да революционизират изчисленията. За разлика от обикновените двоични изчисления, кубитите добавят трета единица информация към изчислителния процес - вместо 1-0 - и това е 1-0-1/0, главен изпълнителен директор на TackleAI Серхио Суарес младши каза пред Lifewire по имейл. Добавянето на третата единица, едновременните 1 и 0, се нарича суперпозиция, което означава, че е както 0, така и 1 и всички точки между тях.

„Тази суперпозиция на кубити позволява на квантовите компютри да работят върху милион изчисления наведнъж и прави квантовите изчисления експоненциално по-бързи и по-мощни от традиционния компютър", Суарес-младши казах.

Екипът на Argonne се фокусира върху използването на един електрон като кубит. Загряването на нажежаема жичка на електрическа крушка излъчва поток от електрони, но кубитите са много чувствителни към смущения от околната среда. За да заобиколят този проблем, изследователите уловиха електрон върху свръхчиста твърда неонова повърхност във вакуум.

"С тази платформа постигнахме, за първи път в историята, силно свързване между един електрон в среда почти вакуум и един микровълнов фотон в резонатора", Xianjing Zhou, първият автор на вестника, каза в съобщение за пресата. "Това отваря възможността за използване на микровълнови фотони за управление на всеки електронен кубит и свързване на много от тях в квантов процесор."

Скот Бухолц, нововъзникващият технологичен лидер и главен технически директор за правителството и обществените услуги в Deloitte Consulting, каза пред Lifewire в имейл че повечето подходи за създаване на кубити се основават на използването на отделни атоми или фотони, докато Argonne работи върху система, която използва електрони.

„Има повече от половин дузина различни подходи, които организациите изследват за създаване на кубити, всеки със собствен набор от плюсове, минуси и съображения“, каза Бухолц. „Например, някои от подходите могат да позволят по-бързи връзки qubit към qubit, но са по-податливи на шум и грешки."

По-бързи процесори

В квантовите изчисления кубитът е концепцията, която, за разлика от традиционния бит, може да бъде както 0, така и 1 едновременно чрез измерване на това, което е известно като спин, обясни Низич. Този процес е изключително труден за измерване и контрол, "но възможността за това потенциално неограничено състояние означава пълно преосмисляне на традиционния модел", добави той.

Компании, включително IBM и Google имат съществуващи системи с до 100 кубита процесорна мощност. Но, каза Низич, подходите на тези технологични гиганти може да не са лесно преносими към бъдещите надежди за наличие на квантови процесори в телефони, лаптопи, автомобили и дори домакински уреди.

„Ето защо откритията на Argonne са толкова важни, тъй като може да съдържат ключа към тази технология стават по-достъпни за по-голямо разнообразие от изследователи, [по този начин] което води до повече открития", – каза Низич. "Това може също да означава, че производството на квантови процесори в голям мащаб може да бъде възможно в бъдеще."

Въпреки оптимистичните резултати от учените от Argonne, експертите предупреждават, че практическите квантови компютри все още не са готови да кацнат на бюрото ви. Бенджамин Блум, основател на компанията за квантови изчисления Atom Computing, посочи пред Lifewire в имейл, че най-голямото предизвикателство в изграждането на квантово компютърът мащабира вашата qubit система, за да достигне стотиците хиляди до милиони кубити, които вероятно са необходими за изграждането на полезен квант компютър.

Марк Матингли-Скот, управляващ директор на компанията за квантови компютри Quantum Brilliance, каза по имейл, че новата технология ще ускори усилията за създаване на високопроизводителни облачни квантови компютри. Но, добави той, остават предизвикателства да направим процеса достатъчно малък, за да се побере в ежедневните компютри.

„Има дълъг път, преди да бъдат налични твърди неонови кубити на карта за ускоряване на вашия компютър“, каза той.