新しい超伝導体はより高速な量子コンピューターを作ることができる

実用的な量子コンピューターは、創薬から暗号解読に至るまで、あらゆるものに深刻な影響を与える可能性があります。

より良い量子機械を構築するための一歩として、オークリッジ国立研究所の研究者 最近測定された 原子的に鋭い金属チップと超伝導体の間の電流。 この新しい方法は、電気抵抗のない新しい種類の超伝導体を検出するのに役立つ可能性のある動きで、リンクされた電子を非常に正確に見つけることができます。

「超伝導回路は、ハードウェアで量子ビット（キュービット）と量子ゲートを構築するための現在の最有力候補です。」 トビー・キュービット量子アプリケーションのアルゴリズムを構築する会社であるPhasecraftのディレクターは、電子メールのインタビューでLifewireに語った。 「超伝導キュビットは固体電気回路であり、高精度で柔軟性のある設計が可能です。」

不気味なアクション

量子コンピューターは、量子物理学の不思議な性質を利用して、電子が空間を介してあるシステムから別のシステムにジャンプできるという事実を利用しています。 金属と超伝導体が出会う場所で電子が別の電子と対になると、いわゆるクーパー対を形成する可能性があります。 超伝導体はまた、アンドレーエフ反射として知られる別の種類の粒子を金属に放出します。 研究者は、クーパー対を検出するためにこれらのアンドレーエフ反射を探しました。

オークリッジの科学者たちは、原子的に鋭い金属チップと超伝導体の間の電流を測定しました。 このアプローチにより、彼らは超伝導体に戻るアンドレーエフ反射の量を検出することができます。

「この技術は、エキゾチックなタイプの内部量子構造を理解するための重要な新しい方法論を確立します 型破りな超伝導体として知られる超伝導体は、量子におけるさまざまな開かれた問題に取り組むことを可能にする可能性があります 材料、 ホセ・ラド研究に理論的支援を提供したアールト大学の助教授は、ニュースリリースで述べた。

イゴール・ザチャロフモスクワのSkoltechにある量子情報処理研究所の上級研究員である、は、超伝導体は電子メールでLifewireに語った。 電流を流すときに電子が原子核に散乱してエネルギーを失わず、電流が流れる物質の状態 衰えることなく。

「電子または原子核は計算に利用できる量子状態を持っていますが、超伝導電流は量子特性を備えたマクロ量子ユニットとして動作します」と彼は付け加えました。 「したがって、私たちは物質のマクロ状態が組織化に使用される可能性がある状況を回復します それが計算を与えるかもしれない明らかに量子効果を持っている間情報処理 アドバンテージ。"

超電導の未来

超伝導量子コンピューターは現在、プロセッサーのサイズの点でライバルの技術を打ち負かしている、とCubittsaidは述べた。 グーグルはいわゆる「量子超越性「2019年に53キュービットの超電導デバイスで。 IBMは最近立ち上げました 127個の超伝導キュビットを備えた量子コンピューター、および リゲッティが発表しました 80キュービットの超電導チップ。

「すべての量子ハードウェア企業は、近い将来にコンピューターを拡張するための野心的なロードマップを持っています」とCubittadded氏は述べています。 「これは、より洗練されたキュービット設計の開発と最適化を可能にしたエンジニアリングのさまざまな進歩によって推進されてきました。 この特定のテクノロジーの最大の課題は、ゲートの品質を向上させることです。つまり、プロセッサが情報を操作して計算を実行できる精度を向上させることです。」

より良い超伝導体は、実用的な量子コンピューターを作るための鍵となるかもしれません。 マイケル・ビアクク、量子コンピューティング会社Q-CTRLのCEOは、電子メールのインタビューで、最新の量子 コンピューティングシステムは、1950年代に超伝導が発見されたニオブ合金とアルミニウムを使用しています と1960年代。

「今日の量子コンピューティングにおける最大の課題の1つは、超伝導体の性能をさらに向上させる方法に関係しています」とBiercuk氏は付け加えました。 「たとえば、堆積した金属の化学組成や構造に含まれる不純物は、ノイズの発生源となる可能性があります。 量子コンピューターのパフォーマンスの低下-これらは、システムの「量子性」が 失った。"

量子コンピューティングには、量子ビットの品質と量子ビットの数の微妙なバランスが必要である、とZacharov氏は説明しました。 キュービットが「プログラミング」のための信号を受信するなど、環境と相互作用するたびに、キュービットは絡み合った状態を失う可能性があります。

「示された技術的方向性のそれぞれに小さな進歩が見られるが、それらをうまく機能する装置に組み合わせるのはまだとらえどころのない」と彼は付け加えた。

量子コンピューティングの「聖杯」は、数百キュービットでエラー率の低いデバイスです。 科学者はこの目標をどのように達成するかについて合意することはできませんが、考えられる答えの1つは超伝導体を使用することです。

「シリコン超電導デバイスの量子ビット数の増加は、巨大なものの必要性を強調しています 絶対零度に近い大量の運転を可能にする冷却機」 Zacharovは言った。