Yeni Süper İletkenler Daha Hızlı Kuantum Bilgisayarları Yapabilir

Pratik kuantum bilgisayarlar yakında ilaç keşfinden kod kırmaya kadar her şey için derin etkilerle gelebilir.

Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'ndaki araştırmacılar, daha iyi kuantum makineleri oluşturmaya yönelik bir adımda yakın zamanda ölçülmüş atomik olarak keskin bir metalik uç ile bir süper iletken arasındaki elektrik akımı. Bu yeni yöntem, elektrik direnci olmayan yeni tür süperiletkenleri tespit etmeye yardımcı olabilecek bir hareketle bağlantılı elektronları aşırı hassasiyetle bulabilir.

"Süper iletken devreler, donanımda kuantum bitleri (kübitler) ve kuantum kapıları oluşturmak için mevcut öncüdür."

Toby Cubitt, bir e-posta röportajında ​​Lifewire'a kuantum uygulamaları için algoritmalar oluşturan bir şirket olan Phasecraft'ın yöneticisi söyledi. "Süper iletken kübitler, yüksek doğruluk ve esneklikle tasarlanabilen katı hal elektrik devreleridir."

ürkütücü aksiyon

Kuantum bilgisayarları, kuantum fiziğinin gizemli özelliklerini kullanarak elektronların uzayda bir sistemden diğerine atlayabilmesinden yararlanır. Bir elektron, metal ve süperiletkenin buluştuğu noktada başka bir elektronla eşleşirse, Cooper çifti denilen şeyi oluşturabilir. Süper iletken ayrıca metale Andreev yansıması olarak bilinen başka bir tür parçacık salıyor. Araştırmacılar, Cooper çiftlerini tespit etmek için bu Andreev yansımalarını aradılar.

Oak Ridge bilim adamları, atomik olarak keskin bir metalik uç ile bir süper iletken arasındaki elektrik akımını ölçtüler. Bu yaklaşım, süperiletkene dönen Andreev yansımasının miktarını tespit etmelerini sağlar.

"Bu teknik, egzotik türlerin içsel kuantum yapısını anlamak için kritik bir yeni metodoloji kurar. geleneksel olmayan süper iletkenler olarak bilinen süper iletkenler, potansiyel olarak kuantumdaki çeşitli açık problemlerin üstesinden gelmemize izin verir. malzemeler, Jose LadoAraştırmaya teorik destek sağlayan Aalto Üniversitesi'nde yardımcı doçent olan Dr.

İgor Zacharov, Moskova'daki Skoltech Kuantum Bilgi İşlem Laboratuvarı'nda kıdemli bir araştırma bilimcisi olan Lifewire'a e-posta yoluyla bir süper iletkenin bir süper iletken olduğunu söyledi. Elektronların elektrik akımını iletirken çekirdek üzerine saçılarak enerji kaybetmediği ve elektrik akımının akabildiği maddenin hali hız kesmeden.

"Elektronlar veya çekirdekler, hesaplama için kullanılabilecek kuantum durumlarına sahipken, süper iletken akım, kuantum özelliklerine sahip bir makro kuantum birimi gibi davranır" diye ekledi. "Bu nedenle, organize etmek için maddenin makro halinin kullanılabileceği durumu kurtarıyoruz. bilgi işleme, kendisine hesaplamalı bir nitelik kazandırabilecek açıkça kuantum etkilere sahipken avantaj."

Süperiletken Gelecek

Cubittsaid, süper iletken kuantum bilgisayarların şu anda işlemci boyutu açısından rakip teknolojileri geride bırakıyor. Google, sözde "kuantum üstünlüğü" 2019'da 53 kübitlik bir süper iletken cihazda. IBM kısa süre önce piyasaya sürüldü 127 süper iletken kübitli bir kuantum bilgisayar ve Rigetti duyurdu 80 kübitlik bir süper iletken çip.

Cubittadded, "Tüm kuantum donanım şirketlerinin yakın gelecekte bilgisayarlarını ölçeklendirmek için iddialı yol haritaları var." "Bu, daha karmaşık kübit tasarımlarının ve optimizasyonunun geliştirilmesini sağlayan mühendislikteki bir dizi ilerleme tarafından yönlendirildi. Bu özel teknoloji için en büyük zorluk, kapıların kalitesini iyileştirmek, yani işlemcinin bilgiyi manipüle edebileceği ve bir hesaplama çalıştırabileceği doğruluğu artırmaktır."

Daha iyi süper iletkenler, pratik kuantum bilgisayarları yapmanın anahtarı olabilir. Michael Biercuk, kuantum bilgisayar şirketi Q-CTRL'nin CEO'su, bir e-posta röportajında ​​​​en güncel kuantum bilgisayar sistemleri, 1950'lerde süper iletkenliğin keşfedildiği niyobyum alaşımları ve alüminyum kullanır. ve 1960'lar.

Biercuk, "Günümüzde kuantum hesaplamadaki en büyük zorluklardan biri, süperiletkenleri nasıl daha iyi performans gösterebileceğimizle ilgili" diye ekledi. "Örneğin, kimyasal bileşimdeki veya biriken metallerin yapısındaki safsızlıklar gürültü kaynaklarına ve Kuantum bilgisayarlarda performans düşüşü - bunlar, sistemin 'kuantumluğunun' belirlendiği uyumsuzluk olarak bilinen süreçlere yol açar. kayıp."

Zacharov, kuantum hesaplamanın bir kübitin kalitesi ile kübit sayısı arasında hassas bir denge gerektirdiğini açıkladı. Bir kübit, 'programlama' için sinyaller almak gibi çevre ile her etkileşime girdiğinde, dolaşmış durumunu kaybedebilir.

"Belirtilen teknolojik yönlerin her birinde küçük ilerlemeler görsek de, bunları iyi çalışan bir cihazda birleştirmek hala zor" diye ekledi.

Kuantum hesaplamanın 'Kutsal Kase'si, yüzlerce kübit ve düşük hata oranlarına sahip bir cihazdır. Bilim adamları bu hedefe nasıl ulaşacakları konusunda anlaşamıyorlar, ancak olası bir cevap süper iletkenleri kullanmak.

"Silikon süperiletken bir cihazdaki artan kübit sayısı, devlere olan ihtiyacı vurguluyor. mutlak sıfır sıcaklığa yakın büyük operasyonel hacimleri çalıştırabilen soğutma makineleri" dedi Zacharov.