A jövő kvantumszámítógépei kristályokkal működhetnek
- Egy új kutatás feltárta a kvantumbitek kristályok felhasználásával történő előállításának módját.
- A felfedezés segíthet felszabadítani a kvantumszámítási forradalomban rejlő lehetőségeket.
- A szakértők szerint azonban nem szabad arra számítani, hogy a kvantumszámítógépek egyhamar lecserélik a laptopot.
ALFRED PASIEKA/TUDOMÁNYOS FOTÓKÖNYVTÁR/Getty Images
A fizikusok kihasználják az atomok egymással való kölcsönhatásának furcsa módjait kvantumszámítógépek felépítésére.
Egyes kristályok atomi hibái segíthetnek felszabadítani a kvantumszámítási forradalomban rejlő lehetőségeket a Northeastern Egyetem kutatóinak felfedezései. A tudósok elmondták, hogy felfedeztek egy új módszert kvantumbitek készítésére a kristályok felhasználásával. A kvantumtechnológiák fejlődése, amelyek a kvantumfizika összefonódásnak nevezett tulajdonságait alkalmazzák, nagyobb teljesítményű és energiahatékonyabb eszközöket tesz lehetővé.
"Az összefonódás egy divatos szó a részecskék közötti kapcsolat létrehozására, amely úgy viselkedik, mintha egymáshoz lennének kötve."
"Ez a kapcsolat különleges abban, hogy lehetővé teszi, hogy az egyik részecskén végrehajtott cselekvések hatással legyenek a másikra. Pontosan itt jön be a számítás ereje: amikor egy dolog állapota megváltoztathatja vagy befolyásolhatja a másik állapotát. Valójában ennek az őrült összefonódási kötésnek köszönhetően képesek vagyunk egy számítás összes lehetséges kimenetelét néhány részecskében ábrázolni."
Kvantum bitek
A kutatók a friss cikk be Természet amely egy bizonyos anyagosztályban, különösen a kétdimenziós átmenetifém-dikalkogenidekben hibás, tartalmazta az atomi tulajdonságokat egy kvantumbit vagy röviden qubit létrehozásához, amely a kvantum építőköve technológiákat.
"Ha megtanuljuk, hogyan hozzunk létre qubiteket ebben a kétdimenziós mátrixban, az nagy-nagy dolog." Arun Bansil, a Northeastern fizikaprofesszora és a lap társszerzője mondta a sajtóközleményben.
Bansil és munkatársai több száz különböző anyagkombinációt kutattak át, hogy megtalálják azokat, amelyek fejlett számítógépes algoritmusok segítségével képesek qubit tárolására.
"Amikor sok ilyen anyagot megvizsgáltunk, végül csak néhány életképes hibát találtunk - körülbelül egy tucatnyit" - mondta Bansil. "Itt mind az anyag, mind a hiba típusa fontos, mert elvileg bármilyen anyagban sokféle hiba keletkezhet."
A kritikus megállapítás az, hogy a kétdimenziós átmenetifém-dikalkogenidek filmjeinek úgynevezett „antisite” hibája magában hordoz egy „pörgésnek” nevezett dolgot. A spin, más néven szögimpulzus, az elektronok alapvető tulajdonságát írja le, amely két potenciális állapot egyikében van meghatározva: felfelé vagy lefelé, mondta Bansil.
A kvantummechanika egyik alapelve, hogy az olyan dolgok, mint az atomok, elektronok, fotonok, kisebb-nagyobb mértékben állandóan kölcsönhatásba lépnek. Mark Mattingley-Scott, a Quantum Brilliance kvantumszámítástechnikai vállalat EMEA régió ügyvezető igazgatója mondta egy e-mailben.
"Ha meg tudjuk tanulni, hogyan kell qubiteket létrehozni ebben a kétdimenziós mátrixban, az nagy-nagy dolog."
"A kvantumszámítógépek kihasználják ezt a kölcsönös függőséget a qubitek között, amelyek lényegében a lehető legegyszerűbb kvantumok. mechanikus rendszert, hogy drasztikusan növeljük a párhuzamosan felfedezhető megoldások számát, amikor kvantumprogramot futtatunk." hozzátette.
Kvantum ugrás
A qubitek terén a közelmúltban bekövetkezett áttörés ellenére ne számítson arra, hogy a kvantumszámítógépek hamarosan lecserélik a laptopját. A kutatók még mindig nem ismerik a legjobb fizikai rendszert a kvantumszámítógép felépítéséhez, Michael Raymer, az Oregoni Egyetem fizikaprofesszora, aki kvantumszámítástechnikával foglalkozik, nyilatkozta a Lifewire-nek egy e-mailben.
"Valószínűleg a következő évtizedben nem lesz olyan nagyszabású univerzális minőségellenőrzés, amely bármilyen jól felvetett kvantumproblémát megoldana" - mondta Raymer. "Tehát az emberek prototípusokat építenek különféle anyagi "platformok" segítségével."
A legfejlettebb prototípusok némelyike befogott ionokat használ, beleértve azokat is, amelyeket az ionQ és a Honeywell Quantum építettek. "Ezeknek megvan az az előnyük, hogy egyetlen típusú atom (mondjuk a nátrium) szigorúan azonos, ami rendkívül hasznos tulajdonság" - mondta Raymer.
A kvantumszámítás jövőbeli alkalmazásai korlátlanok, mondják a boosterek.
"E kérdés megválaszolása hasonló ahhoz, mintha ugyanarra a kérdésre válaszolnánk a digitális számítógépekkel kapcsolatban az 1960-as években" - mondta Raymer. "Senki sem jósolta meg helyesen a választ akkor, és most sem tudja megtenni. De a tudományos közösség teljes mértékben meg van győződve arról, hogy ha a technológia sikeres lesz, akkor az ugyanolyan hatásos lesz, mint az 1990-es és 2000-es évek félvezető-forradalma."