Buduća kvantna računala mogu biti pokretana kristalima

Fizičari iskorištavaju čudne načine na koje atomi međusobno djeluju kako bi izgradili kvantna računala.

Atomski defekti u nekim kristalima mogu pomoći u oslobađanju potencijala revolucije kvantnog računanja, prema otkrića istraživača sa Sveučilišta Northeastern. Znanstvenici su rekli da su otkrili novi način izrade kvantnog bita pomoću kristala. Napredak u kvantnim tehnologijama, koje primjenjuju svojstva kvantne fizike nazvane isprepletenost, mogao bi omogućiti snažnije i energetski učinkovitije uređaje.

"Upetljavanje je otmjena riječ za stvaranje odnosa između čestica zbog čega se ponašaju kao da su povezane zajedno", Vincent Berk, CRO & CSO tvrtke za kvantno računanje Quantum Xchange rekli su za Lifewire u intervjuu e-poštom.

„Ovaj odnos je poseban po tome što dopušta djelovanju na jednu česticu da ima učinak na drugu. Upravo tu dolazi do izražaja moć računanja: kada se stanje jedne stvari može promijeniti ili utjecati na stanje druge. Zapravo, na temelju ove lude isprepletene veze, u mogućnosti smo predstaviti sve moguće ishode računanja u samo nekoliko čestica."

Kvantni bitovi

Istraživači su objasnili u a nedavni rad u Priroda da defekti u određenoj klasi materijala, točnije, dvodimenzionalni dihalkogenidi prijelaznih metala, sadržavao je atomska svojstva za stvaranje kvantnog bita, ili skraćeno qubita, koji je građevni blok za kvantne tehnologije.

"Ako možemo naučiti kako stvoriti kubite u ovoj dvodimenzionalnoj matrici, to je velika, velika stvar", Arun Bansil, profesor fizike na Northeasternu i koautor rada, rekao je u priopćenju.

Bansil i njegovi kolege pregledali su stotine različitih kombinacija materijala kako bi pronašli one sposobne ugostiti qubit koristeći napredne računalne algoritme.

"Kada smo pogledali puno ovih materijala, na kraju smo pronašli samo nekoliko održivih nedostataka - desetak ili više", rekao je Bansil. "Ovdje su važni i materijal i vrsta kvara jer u principu postoji mnogo vrsta nedostataka koji se mogu stvoriti u bilo kojem materijalu."

Kritičan nalaz je da takozvani "antisite" defekt u filmovima dvodimenzionalnih dihalkogenida prijelaznih metala sa sobom nosi nešto što se naziva "spin". Spin, također nazvan kutni moment, opisuje temeljno svojstvo elektrona definirano u jednom od dva potencijalna stanja: gore ili dolje, rekao je Bansil.

Jedno temeljno načelo kvantne mehanike je da stvari poput – atoma, elektrona, fotona – neprestano djeluju u većoj ili manjoj mjeri, Mark Mattingley-Scott, rekao je u e-mailu izvršni direktor EMEA tvrtke za kvantno računanje Quantum Brilliance.

"Kvantna računala iskorištavaju ovu međuovisnost između kubita, koji su u biti najjednostavniji mogući kvantni mehanički sustav, kako bismo drastično povećali broj rješenja koja možemo paralelno istraživati ​​kada izvodimo kvantni program," on je dodao.

Kvantni skok

Unatoč nedavnom napretku u qubitima, ne očekujte da će kvantna računala uskoro zamijeniti vaše prijenosno računalo. Istraživači još uvijek ne znaju najbolji fizički sustav za izgradnju kvantnog računala, Michael Raymer, profesor fizike na Sveučilištu Oregon koji proučava kvantno računanje, rekao je za Lifewire u e-mailu.

"Vjerojatno je da u sljedećem desetljeću neće postojati univerzalni QC velikih razmjera koji može riješiti bilo koji dobro postavljen kvantni problem", rekao je Raymer. "Dakle, ljudi grade prototipove koristeći različite materijalne 'platforme'."

Neki od najnaprednijih prototipova koriste zarobljene ione, uključujući one koje su izradile tvrtke kao što su ionQ i Honeywell Quantum. "Oni imaju prednost u tome što su svi atomi jedne vrste (recimo natrij) striktno identični, što je vrlo korisno svojstvo", rekao je Raymer.

Buduće aplikacije za kvantno računanje su neograničene, kažu pojačivači.

"Odgovor na ovo pitanje sličan je odgovoru na isto pitanje o digitalnim računalima 1960-ih", rekao je Raymer. “Nitko tada nije točno predvidio odgovor, a ne može ni sada. Ali znanstvena zajednica ima puno povjerenja da će, ako tehnologija uspije, biti jednako učinkovita kao poluvodička revolucija 1990-ih-2000-ih."