Kluczowe dania na wynos
- Proste urządzenia mechaniczne zainspirowały niedawny postęp w obliczeniach kwantowych.
- Naukowcy ze Stanford wynaleźli technikę obliczeniową wykorzystującą urządzenia akustyczne, które wykorzystują ruch.
- W ostatnich latach obliczenia kwantowe poczyniły znaczne postępy, w szczególności dzięki zademonstrowaniu tak zwanej supremacji kwantowej.
Agnetta Cleland
Praktyczne komputery kwantowe mogą być o krok bliżej rzeczywistości dzięki nowym badaniom inspirowanym prostymi urządzeniami mechanicznymi.
Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda twierdzą, że opracowali krytyczne urządzenie eksperymentalne dla przyszłych technologii opartych na fizyce kwantowej. Technika ta obejmuje instrumenty akustyczne, które wykorzystują ruch, takie jak oscylator mierzący ruch w telefonach. Jest to część rosnącego wysiłku, aby okiełznać dziwne moce mechaniki kwantowej w obliczeniach.
„Podczas gdy wiele firm eksperymentuje obecnie z obliczeniami kwantowymi, praktyczne zastosowania wykraczające poza projekty „sprawdzające koncepcję” są prawdopodobnie oddalone o 2-3 lata” – powiedział Lifewire Yuval Boger, dyrektor ds. marketingu firmy zajmującej się obliczeniami kwantowymi Classiq. wywiad e-mailowy. „W ciągu tych lat zostaną wprowadzone większe i bardziej wydajne komputery, a platformy oprogramowania, które pozwolą wykorzystać te nadchodzące maszyny, zostaną przyjęte.„
Rola systemów mechanicznych w obliczeniach kwantowych
Naukowcy ze Stanford starają się sprowadzić korzyści płynące z systemów mechanicznych do skali kwantowej. Zgodnie z ich ostatnimi badaniami opublikowanymi w czasopiśmie Nature, osiągnęli ten cel, łącząc maleńkie oscylatory z obwodem, który może przechowywać i przetwarzać energię w kubicie, czyli kwantowym „bicie” informacji. Kubity generują efekty mechaniki kwantowej, które mogą zasilać zaawansowane komputery.
Sposób, w jaki rzeczywistość działa na poziomie mechaniki kwantowej, bardzo różni się od naszego makroskopowego doświadczania świata.
„Dzięki temu urządzeniu pokazaliśmy kolejny ważny krok w próbie zbudowania komputerów kwantowych i innych użytecznych urządzeń kwantowych opartych na układach mechanicznych”, powiedział Amir Safavi-Naeini, starszy autor artykułu. Informacja prasowa. „W istocie dążymy do zbudowania„mechanicznych systemów mechaniki kwantowej”.
Stworzenie małych urządzeń mechanicznych wymagało dużo pracy. Zespół musiał wykonać komponenty sprzętowe w rozdzielczości nanometrowej i umieścić je na dwóch krzemowych chipach komputerowych. Następnie badacze zrobili coś w rodzaju kanapki, która sklejała ze sobą dwa chipsy, tak aby elementy na dolnym chipsie znajdowały się naprzeciwko tych na górnej połowie.
Dolny układ ma aluminiowy obwód nadprzewodzący, który tworzy kubit urządzenia. Wysyłanie impulsów mikrofalowych do tego obwodu generuje fotony (cząstki światła), które kodują kubit informacji w maszynie.
W przeciwieństwie do konwencjonalnych urządzeń elektrycznych, które przechowują bity jako napięcia reprezentujące 0 lub 1, kubity w urządzeniach z mechaniką kwantową mogą również reprezentować kombinacje 0 i 1 jednocześnie. Zjawisko znane jako superpozycja pozwala systemowi kwantowemu wyjść w wielu stanach kwantowych jednocześnie, dopóki system nie zostanie zmierzony.
„Sposób, w jaki rzeczywistość działa na poziomie mechaniki kwantowej, bardzo różni się od naszego makroskopowego doświadczania świata”, powiedział Safavi-Naeini.
Agnetta Cleland
Postępy w dziedzinie obliczeń kwantowych
Technologia kwantowa szybko się rozwija, ale zanim będzie gotowa do praktycznych zastosowań, trzeba pokonać przeszkody, powiedział Itamar Sivan, dyrektor generalny Quantum Machines, w wywiadzie e-mailowym dla Lifewire.
„Obliczenia kwantowe to prawdopodobnie najtrudniejszy księżycowy strzał, którym zajmujemy się obecnie jako społeczeństwo” – powiedział Sivan. „Aby stało się to praktyczne, będzie wymagało znacznych postępów i przełomów w wielu warstwach stosu obliczeń kwantowych.”
Obecnie komputery kwantowe są nawiedzane przez szum, co oznacza, że z biegiem czasu kubity stają się tak hałaśliwe, że nie mamy możliwości zrozumienia znajdujących się na nich danych i stają się bezużyteczne, Zak Romaszko, inżynier z Firma Universal Quantum powiedziała w e-mailu.
„W praktyce oznacza to, że algorytmy dla komputerów kwantowych są ograniczone tylko do niewielkiej ilości czasu lub liczby operacji przed awarią” – powiedział Romaszko. „Nie jest jasne, czy ten hałaśliwy reżim może przynieść praktyczne rezultaty, chociaż kilku badaczy uważa, że symulacja podstawowych substancji chemicznych jest w zasięgu ręki”.
W ostatnich latach obliczenia kwantowe poczyniły znaczne postępy, w szczególności dzięki zademonstrowaniu tak zwanej „wyższości kwantowej”, w której komputer kwantowy wykonał operację, o której autorzy twierdzili, że zajęłaby zwykłą maszynę około 10 000 lat do ukończenia. „Toczyła się debata na temat tego, czy zwykły komputer zajęłby tak długo, ale wciąż jest to niezwykła demonstracja” – powiedział Romaszko.
Po rozwiązaniu przeszkód technicznych Sivan przewiduje, że w ciągu kilku lat obliczenia kwantowe zaczną mieć znaczący wpływ na wszystko, od kryptografii po odkrycie szczepionek.„Wyobraź sobie, jak inna byłaby pandemia Covid-19, gdyby komputery kwantowe były w stanie pomóc w odkryciu szczepionki w ułamku czasu” – powiedział.
