Žarnice bi lahko pomagale pri napajanju kvantnih računalnikov

Preprosta žarnica bi lahko bila ključ do uresničitve praktičnih kvantnih računalnikov, ki bi odprla možnost za veliko močnejše zmožnosti drobljenja podatkov.

Znanstveniki iz Nacionalnega laboratorija Argonne ameriškega ministrstva za energijo pravijo, da so naredil še en korak k izdelavi nove vrste računalnika ki uporablja kvantne bite ali kubite. Tehnika vključuje brizganje elektronov iz žarilne nitke, kot pravi a nedavni papir v recenzirani reviji Narava.

Michael Nizich, profesor računalništva na Newyorškem tehnološkem inštitutu, ki ni bil vključen v prispevek, je raziskavo Argonne označil za "precej pomembno" v e-poštnem intervjuju za Lifewire.

"To lahko postavi temelje za resnično dostopno distribucijo funkcionalnih kvantnih procesorjev v a različnih računalniških naprav, ki vodijo do naslednje generacije potencialno neomejenih računalniških procesorjev,« je dodano.

Boljši koščki

Kvantni računalniki obljubljajo revolucijo računalništva. Za razliko od običajnega binarnega računalništva, qubiti dodajo tretjo enoto informacij v računalniški proces – namesto 1-0 – in to je 1-0-1/0, izvršni direktor TackleAI Sergio Suarez ml povedal Lifewire po e-pošti. Seštevanje tretje enote, hkratne 1 in 0, se imenuje superpozicija, kar pomeni, da sta tako 0 kot 1 in vse točke vmes.

"Ta superpozicija kubitov omogoča kvantnim računalnikom, da delajo na milijon izračunov hkrati in naredi kvantno računalništvo eksponentno hitrejše in zmogljivejše od tradicionalnega računalnika," je dejal Suarez Jr. je rekel.

Ekipa Argonne se je osredotočila na uporabo enega samega elektrona kot kubita. Ogrevanje žarilne nitke oddaja tok elektronov, vendar so kubiti zelo občutljivi na motnje iz okolice. Da bi se izognili tej težavi, so raziskovalci v vakuumu ujeli elektron na ultra čisto trdno neonsko površino.

"S to platformo smo prvič doslej dosegli močno povezavo med enim samim elektronom v okolju skoraj vakuumu in enim mikrovalovnim fotonom v resonatorju," Xianjing Zhou, je v sporočilu za javnost povedal prvi avtor prispevka. "To odpira možnost uporabe mikrovalovnih fotonov za nadzor vsakega elektronskega kubita in povezovanje mnogih od njih v kvantnem procesorju."

Scott Buchholz, nastajajoči tehnološki vodja in glavni tehnični direktor za vladne in javne službe pri Deloitte Consulting, je za Lifewire povedal v e-pošti da večina pristopov k ustvarjanju kubitov temelji na uporabi posameznih atomov ali fotonov, medtem ko Argonne dela na sistemu, ki uporablja elektronov.

"Obstaja več kot pol ducata različnih pristopov, ki jih organizacije raziskujejo za ustvarjanje kubitov, od katerih ima vsak svoj nabor prednosti, slabosti in premislekov," je dejal Buchholz. "Na primer, nekateri pristopi lahko omogočijo hitrejše povezave qubit-qubit, vendar so bolj dovzetni za šum in napake."

Hitrejši procesorji

V kvantnem računanju je kubit koncept, ki je za razliko od tradicionalnega bita lahko hkrati 0 in 1 z merjenjem tega, kar je znano kot spin, je pojasnil Nizich. Ta proces je bilo izjemno težko izmeriti in nadzorovati, "vendar možnost tega potencialno neomejenega stanja pomeni popolno premislek o tradicionalnem modelu," je dodal.

Podjetja, vključno z IBM-om in Google imata obstoječe sisteme z do 100 kubiti procesorske moči. Toda, je dejal Nizich, pristopov teh tehnoloških velikanov morda ne bo mogoče zlahka prenesti na prihodnje upe, da bodo imeli kvantne procesorje v telefonih, prenosnih računalnikih, avtomobilih in celo v gospodinjskih aparatih.

"Zato so Argonnova odkritja tako pomembna, saj lahko vsebujejo ključ do te tehnologije postajajo bolj dostopni širšemu krogu raziskovalcev, [s tem] vodijo do več odkritij,« je rekel Nizich. "To lahko pomeni tudi, da bo proizvodnja kvantnih procesorjev v velikem obsegu morda možna v prihodnosti."

Kljub optimističnim rezultatom znanstvenikov Argonne strokovnjaki opozarjajo, da praktični kvantni računalniki še vedno niso pripravljeni pristati na vaši mizi. Benjamin Bloom, ustanovitelj podjetja za kvantno računalništvo Atom Computing, je v e-poštnem sporočilu Lifewire poudaril, da je največji izziv pri izgradnji kvantnega računalnik povečuje vaš sistem qubit, da doseže stotine tisoč do milijonov kubitov, ki so verjetno potrebni za izgradnjo uporabnega kvanta računalnik.

Mark Mattingley-Scott, generalni direktor podjetja za kvantno računalništvo Quantum Brilliance, je po e-pošti dejal, da bo nova tehnologija pospešila prizadevanja za ustvarjanje visoko zmogljivih kvantnih računalnikov v oblaku. Toda, je dodal, ostajajo izzivi, kako narediti proces dovolj majhen, da se prilega v vsakdanje računalnike.

"Še dolga je pot, preden bodo trdni neonski kubiti na voljo na pospeševalni kartici v vašem računalniku," je dejal.