Nākotnes kvantu datorus var darbināt ar kristāliem

Fiziķi izmanto dīvainos veidus, kā atomi mijiedarbojas viens ar otru, lai izveidotu kvantu datorus.

Atomu defekti dažos kristālos var palīdzēt atraisīt kvantu skaitļošanas revolūcijas potenciālu, norāda Ziemeļaustrumu universitātes pētnieku atklājumi. Zinātnieki teica, ka viņi ir atklājuši jaunu veidu, kā izveidot kvantu bitu, izmantojot kristālus. Kvantu tehnoloģiju sasniegumi, kas izmanto kvantu fizikas īpašības, ko sauc par sapīšanu, varētu ļaut izveidot jaudīgākas un energoefektīvākas ierīces.

"Sapīšanās ir izdomāts vārds, lai izveidotu attiecības starp daļiņām, kas liek tām rīkoties tā, it kā tās būtu saistītas kopā." Vincents Berks, Kvantu skaitļošanas uzņēmuma Quantum Xchange CRO un CSO pastāstīja Lifewire e-pasta intervijā.

"Šīs attiecības ir īpašas ar to, ka tās ļauj darbībām ar vienu daļiņu ietekmēt citu. Tieši šeit parādās skaitļošanas jauda: kad vienas lietas stāvoklis var mainīties vai ietekmēt citas lietas stāvokli. Faktiski, pamatojoties uz šo trako sapīšanās saiti, mēs varam attēlot visus iespējamos aprēķina rezultātus tikai dažās daļiņās.

Kvantu biti

Pētnieki paskaidroja a nesen publicēts raksts Daba kas ir defekti noteiktai materiālu klasei, konkrēti, divdimensiju pārejas metālu dikalkogenīdiem, saturēja atomu īpašības, lai izveidotu kvantu bitu vai saīsināti kubitu, kas ir kvantu pamatelements tehnoloģijas.

"Ja mēs varam iemācīties izveidot kubitus šajā divdimensiju matricā, tas ir liels, liels darījums," Aruns Bansils, Ziemeļaustrumu fizikas profesors un darba līdzautors, teica ziņu izlaidumā.

Bansils un viņa kolēģi izsijāja simtiem dažādu materiālu kombināciju, lai atrastu tos, kas spēj mitināt kubitu, izmantojot uzlabotus datoru algoritmus.

"Kad mēs apskatījām daudzus šos materiālus, galu galā mēs atklājām tikai dažus dzīvotspējīgus defektus - apmēram duci," sacīja Bansils. "Šeit svarīgs ir gan materiāls, gan defekta veids, jo principā ir daudz veidu defektu, ko var radīt jebkurā materiālā."

Kritisks atklājums ir tāds, ka divdimensiju pārejas metālu dikalkogenīdu plēvēs tā sauktais "antisite" defekts satur kaut ko, ko sauc par "griešanos". Spin, ko sauc arī par leņķisko impulsu, apraksta elektronu pamatīpašību, kas definēta vienā no diviem potenciālajiem stāvokļiem: augšup vai lejup, sacīja Bansils.

Viens no kvantu mehānikas pamatprincipiem ir tāds, ka tādas lietas kā atomi, elektroni, fotoni pastāvīgi mijiedarbojas lielākā vai mazākā mērā. Marks Metinglijs-Skots, e-pastā teica kvantu skaitļošanas uzņēmuma Quantum Brilliance rīkotājdirektors EMEA.

"Kvantu datori izmanto šo savstarpējo atkarību starp kubitiem, kas būtībā ir vienkāršākais iespējamais kvants mehānisko sistēmu, lai krasi palielinātu risinājumu skaitu, ko varam izpētīt paralēli, kad mēs palaižam kvantu programmu. viņš pievienoja.

Kvantu lēciens

Neskatoties uz neseno kubitu izrāvienu, negaidiet, ka kvantu datori drīzumā aizstās jūsu klēpjdatoru. Pētnieki joprojām nezina labāko fizisko sistēmu kvantu datora izveidei, Maikls Reimers, Oregonas universitātes fizikas profesors, kurš pēta kvantu skaitļošanu, pastāstīja Lifewire e-pastā.

"Visticamāk, ka nākamajā desmitgadē nebūs liela mēroga universālas kvalitātes kontroles, kas varētu atrisināt jebkuru labi izvirzītu kvantu problēmu," sacīja Raymer. "Tātad, cilvēki veido prototipus, izmantojot dažādas materiāla "platformas"."

Daži no vismodernākajiem prototipiem izmanto iesprostotos jonus, tostarp tos, ko ražo tādi uzņēmumi kā ionQ un Honeywell Quantum. "Tiem ir priekšrocība, ka visi viena veida atomi (piemēram, nātrija) ir stingri identiski, kas ir ļoti noderīga īpašība," sacīja Raymer.

Nākotnes kvantu skaitļošanas lietojumprogrammas ir neierobežotas, saka pastiprinātāji.

"Atbilde uz šo jautājumu ir līdzīga atbildei uz to pašu jautājumu par digitālajiem datoriem pagājušā gadsimta 60. gados," sacīja Raymer. «Toreiz neviens pareizi atbildi neparedzēja, un neviens to nevar izdarīt arī tagad. Taču zinātnieku aprindām ir pilnīga pārliecība, ka, ja tehnoloģija gūs panākumus, tā būs tikpat ietekmīga kā 90.–2000. gadu pusvadītāju revolūcija.