Žiarovky môžu pomôcť napájať kvantové počítače

Jednoduchá žiarovka by mohla byť kľúčom k tomu, aby sa praktické kvantové počítače stali realitou, čím by sa otvorili možnosti pre oveľa výkonnejšie schopnosti spracovávať dáta.

Vedci z Argonne National Laboratory ministerstva energetiky USA tvrdia, že áno urobil ďalší krok smerom k vybudovaniu nového druhu počítača ktorý používa kvantové bity alebo qubity. Táto technika zahŕňa rozprašovanie elektrónov z vlákna žiarovky, podľa a nedávny papier v recenzovanom časopise Príroda.

Michael Nizich, profesor počítačovej vedy na Technologickom inštitúte v New Yorku, ktorý sa na práci nezúčastnil, označil výskum Argonne za "celkom dôležitý" v e-mailovom rozhovore pre Lifewire.

„Môže to položiť základy pre skutočne dostupnú distribúciu funkčných kvantových procesorov do a rôznych výpočtových zariadení vedúcich k ďalšej generácii potenciálne neobmedzených počítačových procesorov,“ povedal pridané.

Lepšie bity

Kvantové počítače sú prísľubom revolúcie vo výpočtovej technike. Na rozdiel od bežných binárnych výpočtov, qubity pridávajú do výpočtového procesu tretiu jednotku informácií – namiesto 1-0 – a je to 1-0-1/0, TackleAI CEO Sergio Suarez Jr povedal Lifewire e-mailom. Pridanie tretej jednotky, súčasnej 1 a 0, sa nazýva superpozícia, čo znamená, že ide o 0 aj 1 a všetky body medzi nimi.

„Táto superpozícia qubitov umožňuje kvantovým počítačom pracovať na milióne výpočtov naraz a robí kvantové výpočty exponenciálne rýchlejšími a výkonnejšími ako tradičný počítač,“ Suarez Jr povedal.

Tím Argonne sa zameral na použitie jediného elektrónu ako qubitu. Zahrievaním vlákna žiarovky sa vyžaruje prúd elektrónov, ale qubity sú veľmi citlivé na rušenie z okolitého prostredia. Aby sa tento problém obišiel, výskumníci zachytili elektrón na ultračistom pevnom neónovom povrchu vo vákuu.

"S touto platformou sme vôbec po prvýkrát dosiahli silné spojenie medzi jedným elektrónom v prostredí blízkom vákuu a jedným mikrovlnným fotónom v rezonátore," Xianjing Zhou, prvý autor papiera, uviedol v tlačovej správe. "To otvára možnosť použiť mikrovlnné fotóny na ovládanie každého elektrónového qubitu a prepojiť mnohé z nich v kvantovom procesore."

Scott Buchholz, vznikajúci technologický líder a hlavný technický riaditeľ pre vládne a verejné služby spoločnosti Deloitte Consulting, povedal Lifewire v e-maile že väčšina prístupov k vytváraniu qubitov je založená na použití jednotlivých atómov alebo fotónov, zatiaľ čo Argonne pracuje na systéme, ktorý využíva elektróny.

"Existuje viac ako pol tucta rôznych prístupov, ktoré organizácie skúmajú na vytváranie qubitov, pričom každý má svoj vlastný súbor kladov, záporov a úvah," povedal Buchholz. "Napríklad niektoré z prístupov môžu umožniť rýchlejšie spojenie qubit to qubit, ale sú náchylnejšie na šum a chyby."

Rýchlejšie procesory

V kvantových výpočtoch je qubit koncept, ktorý na rozdiel od tradičného bitu môže byť súčasne 0 aj 1 meraním toho, čo je známe ako spin, vysvetlil Nizich. Tento proces bolo mimoriadne ťažké merať a kontrolovať, „ale možnosť tohto potenciálne neobmedzeného stavu znamená úplné prehodnotenie tradičného modelu,“ dodal.

Spoločnosti vrátane IBM a Google majú existujúce systémy s výpočtovým výkonom až 100 qubitov. Ale, povedal Nizich, prístupy týchto technologických gigantov nemusia byť ľahko prenosné na budúce nádeje na kvantové procesory v telefónoch, notebookoch, autách a dokonca aj domácich spotrebičoch.

"To je dôvod, prečo sú objavy Argonne také dôležité, pretože môžu byť kľúčom k tejto technológii čím sa stáva dostupnejším pre väčšiu škálu výskumníkov, čo vedie k ďalším objavom,“ povedal Nizich. "Môže to tiež znamenať, že v budúcnosti bude možná výroba kvantových procesorov vo veľkom meradle."

Napriek optimistickým výsledkom vedcov z Argonne odborníci varujú, že praktické kvantové počítače stále nie sú pripravené pristáť na vašom stole. Benjamin Bloom, zakladateľ kvantovej počítačovej spoločnosti Atom Computing, upozornil Lifewire v e-maile, že najväčšou výzvou pri budovaní kvantovej počítač škáluje váš qubitový systém tak, aby dosiahol státisíce až milióny qubitov, ktoré sú pravdepodobne potrebné na vybudovanie užitočného kvantového počítač.

Mark Mattingley-Scott, výkonný riaditeľ pre kvantovú počítačovú spoločnosť Quantum Brilliance, prostredníctvom e-mailu uviedol, že nová technológia urýchli úsilie o vytvorenie vysokovýkonných kvantových počítačov založených na cloude. Dodal však, že stále existujú výzvy, aby bol proces dostatočne malý, aby sa zmestil do každodenných počítačov.

"Je ešte dlhá cesta, kým budú pevné neónové qubity dostupné na akceleračnej karte vo vašom PC," povedal.