Żarówki mogą pomóc w zasilaniu komputerów kwantowych

Prosta żarówka może być kluczem do urzeczywistnienia praktycznych komputerów kwantowych, otwierając możliwości znacznie potężniejszych zdolności do przetwarzania danych.

Naukowcy z Argonne National Laboratory przy Departamencie Energii USA twierdzą, że mają zrobił kolejny krok w kierunku budowy nowego rodzaju komputera który używa bitów kwantowych lub kubitów. Technika polega na rozpylaniu elektronów z żarnika żarówki, zgodnie z a ostatni artykuł w recenzowanym czasopiśmie Natura.

Michał Nizich, profesor informatyki w New York Institute of Technology, który nie był zaangażowany w pracę w gazecie, nazwał badania Argonne „dość ważnymi” w e-mailowym wywiadzie dla Lifewire.

„Może to stworzyć podstawy dla naprawdę przystępnej cenowo dystrybucji funkcjonalnych procesorów kwantowych w różnorodność urządzeń komputerowych prowadzących do nowej generacji potencjalnie nieograniczonych procesorów komputerowych”, on dodany.

Lepsze bity

Komputery kwantowe mają nadzieję zrewolucjonizować komputery. W przeciwieństwie do zwykłych obliczeń binarnych, kubity dodają do procesu obliczeniowego trzecią jednostkę informacji — zamiast 1-0 — i jest to 1-0-1/0, dyrektor generalny TackleAI Sergio Suarez Junior powiedział Lifewire przez e-mail. Dodanie trzeciej jednostki, równoczesnej 1 i 0, nazywa się superpozycją, co oznacza, że ​​jest to zarówno 0, jak i 1 oraz wszystkie punkty pomiędzy.

„Ta superpozycja kubitów pozwala komputerom kwantowym wykonywać milion obliczeń jednocześnie i sprawia, że ​​obliczenia kwantowe są wykładniczo szybsze i wydajniejsze niż tradycyjny komputer” Suarez Jr powiedział.

Zespół Argonne skupił się na wykorzystaniu pojedynczego elektronu jako kubitu. Ogrzewanie żarnika żarówki emituje strumień elektronów, ale kubity są bardzo wrażliwe na zakłócenia z otaczającego środowiska. Aby obejść ten problem, naukowcy uwięzili elektron na ultraczystej, litej powierzchni neonu w próżni.

„Dzięki tej platformie po raz pierwszy osiągnęliśmy silne sprzężenie między pojedynczym elektronem w środowisku bliskim próżni a pojedynczym fotonem mikrofalowym w rezonatorze”. Xianjing Zhou, pierwszy autor gazety, powiedział w komunikacie prasowym. „Otwiera to możliwość wykorzystania fotonów mikrofalowych do sterowania każdym kubitem elektronowym i łączenia wielu z nich w procesorze kwantowym”.

Scott Buchholz, wschodzący lider technologiczny i dyrektor techniczny ds. Usług rządowych i publicznych w Deloitte Consulting, powiedział Lifewire w e-mailu że większość podejść do tworzenia kubitów opiera się na wykorzystaniu pojedynczych atomów lub fotonów, podczas gdy Argonne pracuje nad systemem, który wykorzystuje elektrony.

„Istnieje ponad pół tuzina różnych podejść, które organizacje badają w celu tworzenia kubitów, z których każde ma swój własny zestaw zalet, wad i rozważań” – powiedział Buchholz. „Na przykład niektóre podejścia mogą umożliwiać szybsze połączenia kubitów z kubitami, ale są bardziej podatne na szum i błędy”.

Szybsze procesory

W informatyce kwantowej kubit to koncepcja, która, w przeciwieństwie do tradycyjnego bitu, może być jednocześnie zerem i jedynką, mierząc tak zwany spin, wyjaśnił Nizich. Ten proces był niezwykle trudny do zmierzenia i kontrolowania, „ale możliwość tego potencjalnie nieograniczonego stanu oznacza całkowite przemyślenie tradycyjnego modelu” – dodał.

Firmy, w tym IBM a Google ma istniejące systemy z maksymalnie 100 kubitami mocy obliczeniowej. Ale, powiedział Nizich, podejście tych gigantów technologicznych może nie być łatwe do przeniesienia na przyszłe nadzieje na posiadanie procesorów kwantowych w telefonach, laptopach, samochodach, a nawet urządzeniach gospodarstwa domowego.

„Dlatego odkrycia Argonne są tak ważne, ponieważ mogą stanowić klucz do tej technologii stając się bardziej dostępnym dla większej różnorodności badaczy, co [tym samym] prowadzi do większej liczby odkryć.” powiedział Nizich. „Może to również oznaczać, że w przyszłości możliwa będzie produkcja procesorów kwantowych na dużą skalę”.

Pomimo optymistycznych wyników naukowców Argonne, eksperci ostrzegają, że praktyczne komputery kwantowe wciąż nie są gotowe do lądowania na twoim biurku. Benjamin Bloom, założyciel firmy zajmującej się obliczeniami kwantowymi Atom Computing, zwrócił uwagę Lifewire w e-mailu, że największym wyzwaniem w budowie kwantowej komputer skaluje twój system kubitowy, aby osiągnąć setki tysięcy do milionów kubitów, które są prawdopodobnie niezbędne do zbudowania użytecznego kwantu komputer.

Mark Mattingley-Scott, dyrektor zarządzający firmy Quantum Brilliance zajmującej się obliczeniami kwantowymi, powiedział w e-mailu, że nowa technologia przyspieszy wysiłki na rzecz stworzenia wysokowydajnych komputerów kwantowych opartych na chmurze. Dodał jednak, że wyzwania pozostają, aby proces był wystarczająco mały, aby zmieścił się w codziennych komputerach.

„Jest jeszcze długa droga, zanim stałe kubity neonowe będą dostępne na karcie akceleratora w twoim komputerze” – powiedział.