Квантовые компьютеры будущего могут работать на кристаллах
- Новое исследование открыло способ создания квантовых битов с использованием кристаллов.
- Открытие может помочь раскрыть потенциал революции квантовых вычислений.
- Но эксперты говорят, что не стоит ожидать, что квантовые компьютеры заменят ваш ноутбук в ближайшее время.
АЛЬФРЕД ПАСЬЕКА/НАУЧНАЯ ФОТО БИБЛИОТЕКА/Getty Images
Физики используют странные способы взаимодействия атомов друг с другом для создания квантовых компьютеров.
Атомные дефекты в некоторых кристаллах могут помочь раскрыть потенциал революции квантовых вычислений. открытия, сделанные исследователями Северо-восточного университета. Ученые заявили, что открыли новый способ изготовления квантового бита с использованием кристаллов. Достижения в квантовых технологиях, которые используют свойства квантовой физики, называемые запутанностью, могут позволить создавать более мощные и энергоэффективные устройства.
«Запутанность — это причудливое слово для создания отношений между частицами, которые заставляют их вести себя так, как будто они связаны друг с другом».
«Эта связь уникальна тем, что позволяет воздействиям на одну частицу воздействовать на другую. Именно здесь проявляется мощь вычислений: когда состояние одной вещи может измениться или повлиять на состояние другой. На самом деле, основываясь на этой сумасшедшей запутанной связи, мы можем представить все возможные результаты вычислений всего в нескольких частицах».
Квантовые биты
Исследователи объяснили в недавняя статья в Природа что дефекты в определенном классе материалов, в частности, в двумерных дихалькогенидах переходных металлов, содержит атомарные свойства для создания квантового бита, или, для краткости, кубита, который является строительным блоком для квантового технологии.
«Если мы сможем научиться создавать кубиты в этой двумерной матрице, это будет большое, большое дело». Арун Бансил, профессор физики Северо-Восточного университета и соавтор статьи, говорится в пресс-релизе.
Бансил и его коллеги просеяли сотни различных комбинаций материалов, чтобы найти те из них, которые способны вместить кубит, используя передовые компьютерные алгоритмы.
«Когда мы рассмотрели множество этих материалов, в конце концов мы обнаружили лишь несколько жизнеспособных дефектов — около дюжины или около того», — сказал Бансил. «Здесь важны как материал, так и тип дефекта, потому что в принципе существует много типов дефектов, которые могут быть созданы в любом материале».
Важный вывод состоит в том, что так называемый «антисайтовый» дефект в пленках двумерных дихалькогенидов переходных металлов несет с собой нечто, называемое «спин». По словам Бэнсила, спин, также называемый угловым моментом, описывает фундаментальное свойство электронов, определяемое в одном из двух потенциальных состояний: вверх или вниз.
Один из фундаментальных принципов квантовой механики заключается в том, что такие вещи, как атомы, электроны, фотоны, постоянно взаимодействуют в большей или меньшей степени. Марк Маттингли-Скотт, управляющий директор EMEA компании квантовых вычислений Quantum Brilliance, говорится в электронном письме.
«Если мы сможем научиться создавать кубиты в этой двумерной матрице, это будет большое дело».
«Квантовые компьютеры используют эту взаимозависимость между кубитами, которые, по сути, являются простейшими возможными квантовыми механическую систему, чтобы резко увеличить количество решений, которые мы можем исследовать параллельно, когда запускаем квантовую программу». добавил он.
Квантовый скачок
Несмотря на недавний прорыв в области кубитов, не ждите, что квантовые компьютеры в ближайшее время заменят ваш ноутбук. Исследователи до сих пор не знают, какая физическая система лучше всего подходит для создания квантового компьютера. Майкл Реймер, профессор физики Орегонского университета, изучающий квантовые вычисления, сказал Lifewire в электронном письме.
«Вполне вероятно, что в следующем десятилетии не будет крупномасштабных универсальных КК, способных решить любую хорошо поставленную квантовую проблему», — сказал Реймер. «Итак, люди строят прототипы, используя различные материальные «платформы».
Некоторые из самых продвинутых прототипов используют захваченные ионы, в том числе созданные такими компаниями, как ionQ и Honeywell Quantum. «У них есть то преимущество, что все атомы одного типа (скажем, натрия) строго идентичны, что является очень полезным свойством», — сказал Реймер.
Сторонники говорят, что будущие приложения для квантовых вычислений безграничны.
«Ответ на этот вопрос сродни ответу на тот же вопрос о цифровых компьютерах в 1960-х годах», — сказал Реймер. "Никто не предсказал правильно ответ тогда, и никто не может этого сделать сейчас. Но у научного сообщества есть все основания полагать, что в случае успеха технология будет столь же эффективна, как и полупроводниковая революция 1990–2000-х годов».