Przyszłe komputery kwantowe mogą być zasilane kryształami
- Nowe badania odkryły sposób na wytwarzanie bitów kwantowych za pomocą kryształów.
- Odkrycie może pomóc uwolnić potencjał rewolucji obliczeń kwantowych.
- Ale eksperci twierdzą, że nie należy oczekiwać, że komputery kwantowe zastąpią laptopa w najbliższym czasie.
ALFRED PASIEKA/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Getty Images
Fizycy wykorzystują dziwne sposoby interakcji atomów, aby budować komputery kwantowe.
Według odkrycia dokonane przez naukowców z Northeastern University. Naukowcy powiedzieli, że odkryli nowy sposób na wykonanie bitu kwantowego za pomocą kryształów. Postępy w technologiach kwantowych, które wykorzystują właściwości fizyki kwantowej zwane splątaniem, mogą pozwolić na stworzenie potężniejszych i bardziej energooszczędnych urządzeń.
„Splątanie to fantazyjne określenie na tworzenie relacji między cząsteczkami, która sprawia, że zachowują się tak, jakby były ze sobą połączone” Vincent Berk, CRO i CSO firmy zajmującej się obliczeniami kwantowymi Quantum Xchange, powiedzieli Lifewire w rozmowie e-mailowej.
„Ta relacja jest wyjątkowa, ponieważ pozwala, aby działania jednej cząstki miały wpływ na inną. Właśnie tutaj pojawia się moc obliczeniowa: kiedy stan jednej rzeczy może się zmienić lub wpłynąć na stan innej. W rzeczywistości, w oparciu o to szalone wiązanie splątania, jesteśmy w stanie przedstawić wszystkie możliwe wyniki obliczeń w zaledwie kilku cząsteczkach”.
Bity kwantowe
Naukowcy wyjaśnili w ostatni artykuł w Natura że wady w określonej klasie materiałów, w szczególności dwuwymiarowych dichalkogenów metali przejściowych, zawierał właściwości atomowe, aby utworzyć bit kwantowy lub w skrócie kubit, który jest cegiełką kwantową technologie.
„Jeśli nauczymy się tworzyć kubity w tej dwuwymiarowej macierzy, to jest to wielka sprawa” Arun Bansil, profesor fizyki w Northeastern i współautor artykułu, powiedział w komunikacie prasowym.
Bansil i jego koledzy przejrzeli setki różnych kombinacji materiałów, aby przy użyciu zaawansowanych algorytmów komputerowych znaleźć takie, które mogą pomieścić kubit.
„Kiedy przyjrzeliśmy się wielu z tych materiałów, w końcu znaleźliśmy tylko garstkę wykonalnych wad – około tuzina” – powiedział Bansil. „Zarówno materiał, jak i rodzaj defektu są tutaj ważne, ponieważ w zasadzie istnieje wiele rodzajów defektów, które można stworzyć w dowolnym materiale”.
Krytycznym odkryciem jest to, że tak zwana defekt „antyzytu” w błonach dwuwymiarowych dichalkogenów metali przejściowych niesie ze sobą coś, co nazywa się „spinem”. Spin, zwany również momentem pędu, opisuje fundamentalną właściwość elektronów zdefiniowaną w jednym z dwóch stanów potencjału: w górę lub w dół, powiedział Bansil.
Jedną z podstawowych zasad mechaniki kwantowej jest to, że takie rzeczy jak – atomy, elektrony, fotony – stale oddziałują w większym lub mniejszym stopniu, Mark Mattingley-Scott, dyrektor zarządzający EMEA w firmie zajmującej się obliczeniami kwantowymi Quantum Brilliance, powiedział w e-mailu.
„Jeśli nauczymy się tworzyć kubity w tej dwuwymiarowej macierzy, to jest to wielka sprawa”.
„Komputery kwantowe wykorzystują tę współzależność między kubitami, które są zasadniczo najprostszym możliwym kwantem system mechaniczny, aby drastycznie zwiększyć liczbę rozwiązań, które możemy eksplorować równolegle, gdy uruchamiamy program kwantowy” on dodał.
Skok kwantowy
Pomimo niedawnego przełomu w kubitach, nie oczekuj, że komputery kwantowe zastąpią Twój laptop w najbliższym czasie. Naukowcy wciąż nie znają najlepszego fizycznego systemu do budowy komputera kwantowego, Michael Raymer, profesor fizyki z University of Oregon, który studiuje obliczenia kwantowe, powiedział Lifewire w e-mailu.
„Prawdopodobnie w następnej dekadzie nie będzie uniwersalnej kontroli jakości na dużą skalę, która może rozwiązać każdy dobrze postawiony problem kwantowy” – powiedział Raymer. „Tak więc ludzie budują prototypy przy użyciu różnych „platform” materiałowych”.
Niektóre z najbardziej zaawansowanych prototypów wykorzystują uwięzione jony, w tym te zbudowane przez takie firmy jak ionQ i Honeywell Quantum. „Mają one tę zaletę, że wszystkie atomy jednego typu (powiedzmy sodu) są dokładnie identyczne, co jest bardzo użyteczną właściwością” – powiedział Raymer.
Przyszłe zastosowania obliczeń kwantowych są nieograniczone, mówią dopalacze.
„Odpowiedź na to pytanie jest podobna do odpowiedzi na to samo pytanie dotyczące komputerów cyfrowych w latach 60.” – powiedział Raymer. „Nikt nie przewidział wtedy poprawnie odpowiedzi i nikt nie może tego zrobić teraz. Jednak społeczność naukowa jest przekonana, że jeśli technologia odniesie sukces, będzie miała równie duży wpływ, jak rewolucja półprzewodnikowa lat 90. i 2000.”.