Maži mechaniniai įrenginiai galėtų maitinti kvantinius kompiuterius

Dėl naujų paprastų mechaninių prietaisų įkvėptų tyrimų praktiniai kvantiniai kompiuteriai gali būti žingsnis arčiau realybės.

Stanfordo universiteto mokslininkai teigia sukūrę kritinį eksperimentinį įrenginį ateities kvantine fizika pagrįstoms technologijoms. Ši technika apima akustinius instrumentus, kurie naudoja judesį, pavyzdžiui, osciliatorių, kuris matuoja judesį telefonuose. Tai dalis didėjančių pastangų panaudoti keistas kvantinės mechanikos galias kompiuteriams.

„Nors daugelis kompanijų šiandien eksperimentuoja su kvantiniais skaičiavimais, praktiniai pritaikymai už „koncepcijos įrodymo“ projektų tikriausiai bus po 2–3 metų.

Yuvalis Bogeris, interviu el. paštu „Lifewire“ sakė kvantinių skaičiavimų bendrovės „Classiq“ vyriausiasis rinkodaros pareigūnas. „Per šiuos metus bus pristatyti didesni ir galingesni kompiuteriai, bus priimtos programinės įrangos platformos, leidžiančios pasinaudoti šiais būsimais įrenginiais.

Mechaninių sistemų vaidmuo kvantiniame skaičiavime

Stanfordo mokslininkai bando sumažinti mechaninių sistemų naudą iki kvantinės skalės. Remiantis naujausiu jų tyrimu, paskelbtu žurnale Nature, jie pasiekė šį tikslą prisijungdami mažyčiai generatoriai su grandine, kuri gali kaupti ir apdoroti energiją kubitu arba kvantiniu „bitu“ informacija. Kubitai sukuria kvantinius mechaninius efektus, kurie gali būti aprūpinti pažangiais kompiuteriais.

"Su šiuo įrenginiu mes parodėme svarbų kitą žingsnį bandydami sukurti kvantinius kompiuterius ir kitus naudingus kvantinius įrenginius, pagrįstus mechaninėmis sistemomis." Amiras Safavi-Naeini, pranešime spaudai sakė vyresnysis šio straipsnio autorius. „Iš esmės siekiame sukurti „mechanines kvantines mechanines“ sistemas.

Mažų mechaninių įtaisų gamyba pareikalavo daug darbo. Komanda turėjo pagaminti aparatūros komponentus nanometrų skalės skiriamąja geba ir įdėti juos į dvi silicio kompiuterio lustus. Tada mokslininkai pagamino savotišką sumuštinį, kuris sulipdė du drožles, todėl apatinės lusto elementai buvo nukreipti į viršutinės dalies elementus.

Apatinėje lustoje yra aliuminio superlaidžioji grandinė, kuri sudaro įrenginio kubitą. Siunčiant mikrobangų impulsus į šią grandinę, generuojami fotonai (šviesos dalelės), kurie aparate koduoja kubitą informacijos.

Skirtingai nuo įprastų elektrinių prietaisų, kuriuose bitai saugomi kaip įtampa, atitinkanti 0 arba 1, kvantinių mechaninių įrenginių kubitai taip pat gali reikšti 0 ir 1 derinius vienu metu. Reiškinys, žinomas kaip superpozicija, leidžia kvantinei sistemai vienu metu išeiti į kelias kvantines būsenas, kol sistema bus išmatuota.

„Tai, kaip realybė veikia kvantiniame mechaniniame lygmenyje, labai skiriasi nuo mūsų makroskopinės pasaulio patirties“, – sakė Safavi-Naeini.

Kvantinio skaičiavimo pažanga

Kvantinė technologija sparčiai tobulėja, tačiau yra kliūčių, kurias reikia pašalinti, kol ji bus paruošta naudoti praktiškai. Itamaras Sivanas, Quantum Machines generalinis direktorius pasakojo Lifewire interviu el. paštu.

„Kvantinė kompiuterija tikriausiai yra pati sudėtingiausia mūsų, kaip visuomenės, dabartinė akimirka“, – sakė Sivanas. „Kad tai taptų praktiška, reikės didelės pažangos ir proveržių keliuose kvantinio skaičiavimo krūvos sluoksniuose.

Šiuo metu kvantinius kompiuterius persekioja triukšmas, o tai reiškia, kad laikui bėgant kubitai tampa tokie triukšmingi, kad negalime suprasti juose esančių duomenų, ir jie tampa nenaudingi, Zakas Romaszko, el. laiške sakė bendrovės „Universal Quantum“ inžinierius.

„Praktiškai tai reiškia, kad kvantinių kompiuterių algoritmai apsiriboja tik nedideliu laiko kiekiu arba operacijų skaičiumi iki gedimo“, – sakė R. Romaszko. „Neaišku, ar šis triukšmingas režimas gali duoti praktinių rezultatų, nors kai kurie tyrinėtojai mano, kad pagrindinių cheminių medžiagų modeliavimas yra pasiekiamas.

Pastaraisiais metais kvantinė kompiuterija padarė didelę pažangą, ypač įrodžius vadinamąją „kvantinę viršenybę“, kai kvantinis kompiuteris atliko operaciją, kurią teigė autoriai Įprastai mašinai pagaminti būtų prireikę maždaug 10 000 metų. „Buvo diskutuojama, ar įprastas kompiuteris būtų užtrukęs tiek ilgai, bet tai vis tiek yra puiki demonstracija“, - sakė Romaszko.

Kai bus išspręstos techninės kliūtys, Sivanas prognozuoja, kad po kelerių metų kvantinė kompiuterija pradės daryti didelę įtaką viskam – nuo ​​kriptografijos iki vakcinos atradimo. „Įsivaizduokite, kokia skirtinga būtų buvusi Covid-19 pandemija, jei kvantiniai kompiuteriai būtų galėję padėti atrasti vakciną per trumpą laiką“, – sakė jis.