Kluczowe dania na wynos
- Nowe badania odkryły sposób na wytwarzanie bitów kwantowych przy użyciu kryształów.
- Odkrycie może pomóc uwolnić potencjał rewolucji obliczeń kwantowych.
- Ale eksperci twierdzą, że nie należy oczekiwać, że komputery kwantowe zastąpią Twój laptop w najbliższym czasie.
Fizycy wykorzystują dziwne sposoby interakcji między atomami, aby budować komputery kwantowe.
Atomowe defekty w niektórych kryształach mogą pomóc uwolnić potencjał rewolucji obliczeń kwantowych, zgodnie z odkryciami dokonanymi przez naukowców z Northeastern University. Naukowcy powiedzieli, że odkryli nowy sposób na wykonanie bitu kwantowego za pomocą kryształów. Postępy w technologiach kwantowych, które wykorzystują właściwości fizyki kwantowej zwane splątaniem, mogą pozwolić na stworzenie potężniejszych i bardziej energooszczędnych urządzeń.
„Splątanie to wymyślne określenie na tworzenie relacji między cząstkami, która sprawia, że zachowują się tak, jakby były ze sobą związane” – powiedział Lifewire Vincent Berk, CRO i CSO firmy zajmującej się obliczeniami kwantowymi Quantum Xchange.
"Ta relacja jest szczególna, ponieważ pozwala, aby działania na jednej cząstce miały wpływ na inną. W tym właśnie miejscu pojawia się moc obliczeniowa: kiedy stan jednej rzeczy może się zmienić lub wpłynąć na stan innej W rzeczywistości, w oparciu o to szalone wiązanie splątania, jesteśmy w stanie przedstawić wszystkie możliwe wyniki obliczeń w zaledwie kilku cząsteczkach."
Bity kwantowe
Naukowcy wyjaśnili w niedawnym artykule w Nature, że defekty w określonej klasie materiałów, w szczególności dwuwymiarowych dichalkogenów metali przejściowych, zawierają właściwości atomowe, aby utworzyć bit kwantowy lub w skrócie kubit, czyli budynek blok dla technologii kwantowych.
„Jeśli nauczymy się tworzyć kubity w tej dwuwymiarowej macierzy, to wielka sprawa” – powiedział Arun Bansil, profesor fizyki z Northeastern i współautor artykułu. zwolnienie.
Bansil i jego koledzy przejrzeli setki różnych kombinacji materiałów, aby przy użyciu zaawansowanych algorytmów komputerowych znaleźć te, które mogą pomieścić kubit.
„Kiedy przyjrzeliśmy się wielu z tych materiałów, w końcu znaleźliśmy tylko garstkę wykonalnych wad – około tuzina” – powiedział Bansil. "Zarówno materiał, jak i rodzaj defektu są tutaj ważne, ponieważ w zasadzie istnieje wiele rodzajów defektów, które można stworzyć w dowolnym materiale."
Kluczowym odkryciem jest to, że tak zwana defekt "antyzytu" w filmach dwuwymiarowych dichalkogenów metali przejściowych niesie ze sobą coś, co nazywa się "spinem". Spin, zwany także momentem pędu, opisuje podstawową właściwość elektronów zdefiniowaną w jednym z dwóch stanów potencjału: w górę lub w dół, powiedział Bansil.
Jedną z fundamentalnych zasad mechaniki kwantowej jest to, że takie rzeczy jak – atomy, elektrony, fotony – stale oddziałują w większym lub mniejszym stopniu – powiedział Mark Mattingley-Scott, dyrektor zarządzający EMEA w firmie zajmującej się obliczeniami kwantowymi Quantum Brilliance, email.
Jeśli nauczymy się tworzyć kubity w tej dwuwymiarowej macierzy, to wielka sprawa.
„Komputery kwantowe wykorzystują tę współzależność między kubitami, które są zasadniczo najprostszym możliwym systemem mechaniki kwantowej, aby drastycznie zwiększyć liczbę rozwiązań, które możemy eksplorować równolegle, gdy uruchamiamy program kwantowy” – dodał.
Skok kwantowy
Pomimo niedawnego przełomu w dziedzinie kubitów nie oczekuj, że komputery kwantowe zastąpią Twój laptop w najbliższym czasie. Naukowcy wciąż nie znają najlepszego fizycznego systemu do budowy komputera kwantowego, powiedział Lifewire w e-mailu Michael Raymer, profesor fizyki z University of Oregon, który studiuje obliczenia kwantowe.
„Prawdopodobnie w następnej dekadzie nie będzie uniwersalnej kontroli jakości na dużą skalę, która może rozwiązać każdy dobrze postawiony problem kwantowy” – powiedział Raymer. „Tak więc ludzie budują prototypy przy użyciu różnych „platform” materiałowych.”
Niektóre z najbardziej zaawansowanych prototypów wykorzystują uwięzione jony, w tym te zbudowane przez takie firmy jak ionQ i Quantinuum. „Mają one tę zaletę, że wszystkie atomy jednego typu (powiedzmy sodu) są dokładnie identyczne, co jest bardzo użyteczną właściwością” – powiedział Raymer.
Przyszłe zastosowania do obliczeń kwantowych są nieograniczone, mówią dopalacze.
„Odpowiedź na to pytanie jest podobna do odpowiedzi na to samo pytanie dotyczące komputerów cyfrowych w latach 60-tych” – powiedział Raymer. „Nikt właściwie nie przewidział wtedy odpowiedzi i nikt nie jest w stanie tego zrobić teraz. Ale społeczność naukowa jest przekonana, że jeśli technologia odniesie sukces, będzie miała równie duży wpływ, jak rewolucja półprzewodnikowa lat 90. i 2000.”.„
