Будући квантни рачунари могу бити напајани кристалима

Физичари користе чудне начине на које атоми међусобно комуницирају да би направили квантне рачунаре.

Атомски дефекти у неким кристалима могу помоћи да се ослободи потенцијал квантне рачунарске револуције, према открића истраживача са Нортхеастерн универзитета. Научници су рекли да су открили нови начин да се направи квантни бит користећи кристале. Напредак у квантним технологијама, које примењују својства квантне физике која се назива заплетање, могла би омогућити снажније и енергетски ефикасније уређаје.

"Упетљавање је отмјена реч за стварање односа између честица због чега се понашају као да су повезане заједно", Винцент Берк, ЦРО и ЦСО компаније за квантно рачунарство Куантум Ксцханге рекли су за Лифевире у интервјуу е-поштом.

„Овај однос је посебан по томе што дозвољава да акције на једној честици утичу на другу. Управо ту долази до моћи прорачуна: када стање једне ствари може да се промени или утиче на стање друге. У ствари, на основу ове луде везе запетљања, у могућности смо да представимо све могуће исходе израчунавања у само неколико честица."

Куантум Битс

Истраживачи су објаснили у а недавни рад у Природа да дефекти у одређеној класи материјала, конкретно, дводимензионални дихалкогениди прелазних метала, садржи атомска својства да направи квантни бит, или скраћено кубит, који је градивни блок за квантне технологије.

"Ако можемо научити како да креирамо кубите у овој дводимензионалној матрици, то је велика, велика ствар", Арун Бансил, професор физике на Нортхеастерну и коаутор рада, рекао је у саопштењу за јавност.

Бансил и његове колеге су прегледали стотине различитих комбинација материјала како би пронашли оне способне да угостију кубит користећи напредне компјутерске алгоритаме.

„Када смо погледали много ових материјала, на крају смо пронашли само неколико одрживих недостатака — десетак или више“, рекао је Бансил. „Овде су важни и материјал и врста дефекта јер у принципу постоји много врста дефеката који се могу створити у било ком материјалу.

Критичан налаз је да такозвани "антисите" дефект у филмовима дводимензионалних дихалкогенида прелазних метала носи са собом нешто што се зове "спин". Спин, такође назван угаони момент, описује фундаментално својство електрона дефинисаних у једном од два потенцијална стања: горе или доле, рекао је Бансил.

Један фундаментални принцип квантне механике је да ствари као што су атоми, електрони, фотони стално интерагују у већој или мањој мери, Марк Маттинглеи-Сцотт, рекао је у е-поруци генерални директор ЕМЕА компаније за квантно рачунарство Куантум Бриллианце.

"Квантни рачунари користе ову међузависност између кубита, који су у суштини најједноставнији могући квантни механички систем, да драстично повећамо број решења која можемо да истражимо паралелно када покренемо квантни програм", додао је он.

Куантум Леап

Упркос недавном продору у кубитима, не очекујте да ће квантни рачунари ускоро заменити ваш лаптоп. Истраживачи још увек не знају најбољи физички систем за изградњу квантног рачунара, Мицхаел Раимер, професор физике на Универзитету Орегон који проучава квантно рачунарство, рекао је за Лифевире у мејлу.

„Вероватно је да у наредној деценији неће постојати универзални КЦ великих размера који може да реши било који добро постављен квантни проблем“, рекао је Рејмер. „Дакле, људи граде прототипове користећи различите материјалне 'платформе'."

Неки од најнапреднијих прототипова користе заробљене јоне, укључујући оне које су направиле компаније као што су ионК и Хонеивелл Куантум. "Они имају предност у томе што су сви атоми једног типа (рецимо натријум) стриктно идентични, што је веома корисна особина", рекао је Рејмер.

Будуће апликације за квантно рачунарство су неограничене, кажу појачивачи.

„Одговор на ово питање сличан је одговору на исто питање о дигиталним рачунарима 1960-их“, рекао је Рејмер. „Нико тада није тачно предвидео одговор, а нико то не може ни сада. Али научна заједница има пуно поверења да ће, ако технологија успе, бити подједнако утицајна као полупроводничка револуција 1990-их-2000-их."