Лампочки можуть допомогти підвищити потужність квантових комп’ютерів

Проста лампочка могла б стати ключем до втілення практичних квантових комп’ютерів у реальність, відкриваючи можливості для значно потужніших можливостей обробки даних.

Вчені з Аргоннської національної лабораторії Міністерства енергетики США кажуть, що так зробили ще один крок до створення нового типу комп’ютера який використовує квантові біти або кубіти. Техніка передбачає розпилення електронів з нитки лампочки, згідно з а останній папір в рецензованому журналі природа.

Михайло Нізич, професор інформатики Нью-Йоркського технологічного інституту, який не брав участі в роботі, назвав дослідження Аргонна "досить важливим" в електронному інтерв'ю Lifewire.

«Це може закласти основу для дійсно доступного розподілу функціональних квантових процесорів у a різноманітність обчислювальних пристроїв, що ведуть до наступного покоління потенційно безмежних комп’ютерних процесорів», – сказав він додано.

Кращі біти

Квантові комп’ютери обіцяють революціонізувати обчислення. На відміну від звичайних двійкових обчислень, кубіти додають до обчислювального процесу третю одиницю інформації — а не 1-0 — і це 1-0-1/0, генеральний директор TackleAI Серхіо Суарес мл повідомив Lifewire електронною поштою. Додавання третьої одиниці, одночасних 1 і 0, називається суперпозицією, що означає як 0, так і 1 і всі точки між ними.

«Ця суперпозиція кубітів дозволяє квантовим комп’ютерам працювати над мільйоном обчислень одночасно робить квантові обчислення експоненціально швидшими та потужнішими, ніж традиційний комп’ютер», – Суарес-молодший сказав.

Команда Аргонна зосередилася на використанні одного електрона в якості кубіта. Нагрівання нитки лампочки випускає потік електронів, але кубіти дуже чутливі до збурень з навколишнього середовища. Щоб обійти цю проблему, дослідники затримали електрон на надчистій твердій неоновій поверхні у вакуумі.

«За допомогою цієї платформи ми вперше досягли сильного зв’язку між одним електроном у майже вакуумному середовищі та одним мікрохвильовим фотоном в резонаторі», Сяньцзін Чжоу, перший автор статті, сказав у прес-релізі. «Це відкриває можливість використовувати мікрохвильові фотони для керування кожним електронним кубітом і з’єднання багатьох із них у квантовий процесор».

Скотт Бухгольц, новий технологічний лідер і головний технічний директор відділу урядових і державних послуг Deloitte Consulting, повідомив Lifewire в електронному листі. що більшість підходів до створення кубітів засновані на використанні окремих атомів або фотонів, тоді як Аргонн працює над системою, яка використовує електрони.

«Існує понад півдюжини різних підходів, які організації досліджують для створення кубітів, кожен із яких має свої плюси, мінуси та міркування», – сказав Бухгольц. «Наприклад, деякі підходи можуть дозволити швидші з’єднання кубіт-кубіт, але вони більш сприйнятливі до шуму та помилок».

Швидші процесори

У квантових обчисленнях кубіт — це концепція, яка, на відміну від традиційного біта, може бути як 0, так і 1 одночасно, вимірюючи те, що відомо як спін, пояснив Нізіч. Цей процес було надзвичайно важко виміряти та контролювати, «але можливість цього потенційно необмеженого стану означає повне переосмислення традиційної моделі», — додав він.

Компанії, включаючи IBM і Google мають існуючі системи з процесорною потужністю до 100 кубітів. Але, сказав Нізіч, підходи цих технологічних гігантів не можуть бути легко перенесені на майбутні сподівання мати квантові процесори в телефонах, ноутбуках, автомобілях і навіть побутових приладах.

«Ось чому відкриття Аргонна настільки важливі, оскільки вони можуть містити ключ до цієї технології стають доступнішими для більшої кількості дослідників, [таким чином] призводять до нових відкриттів», — сказав Нізич. «Це також може означати, що виробництво квантових процесорів у великих масштабах може бути можливим у майбутньому».

Незважаючи на оптимістичні результати вчених з Аргонна, експерти попереджають, що практичні квантові комп’ютери все ще не готові стати на ваш стіл. Бенджамін Блум, засновник компанії з квантових обчислень Atom Computing, вказав Lifewire в електронному листі, що найбільша проблема у створенні квантової комп’ютер масштабує вашу систему кубітів, щоб досягти сотень тисяч до мільйонів кубітів, які, ймовірно, необхідні для створення корисного кванта комп'ютер.

Марк Меттінглі-СкоттКеруючий директор компанії Quantum Brilliance з квантових обчислень повідомив електронною поштою, що нова технологія прискорить зусилля зі створення високопродуктивних хмарних квантових комп’ютерів. Але, додав він, залишаються проблеми з тим, щоб зробити процес досить малим, щоб його можна було використовувати в повсякденних комп’ютерах.

«Попереду ще довгий шлях, перш ніж тверді неонові кубіти стануть доступними на карті прискорювача у вашому ПК», — сказав він.