Kluczowe dania na wynos
- Naukowcy twierdzą, że użycie materiałów dwuwymiarowych może prowadzić do szybszych komputerów.
- Odkrycie może być częścią nadchodzącej rewolucji w dziedzinie komputerów kwantowych.
- Honeywell ogłosił niedawno, że ustanowił nowy rekord objętości kwantowej, będącej miarą ogólnej wydajności.
Niedawne postępy w fizyce mogą oznaczać znacznie szybsze komputery prowadzące do rewolucji we wszystkim, od odkrywania leków po zrozumienie skutków zmian klimatycznych, twierdzą eksperci.
Naukowcy wykryli i zmapowali spiny elektronowe w nowym typie tranzystora. Badania te mogą prowadzić do szybszych komputerów, które wykorzystują naturalny magnetyzm elektronów, a nie tylko ich ładunek. Odkrycie może być częścią nadchodzącej rewolucji w dziedzinie, która obejmuje komputery kwantowe.
"Komputery kwantowe przetwarzają informacje w zupełnie inny sposób niż komputery klasyczne, co umożliwia im rozwiązywanie problemów praktycznie nierozwiązywalnych przy pomocy dzisiejszych komputerów klasycznych", John Levy, współzałożyciel i dyrektor generalny firmy Seeqc zajmującej się obliczeniami kwantowymi, powiedział w wywiadzie e-mail.
"Na przykład w eksperymencie przeprowadzonym przez Google i NASA wyniki z określonej aplikacji kwantowej zostały wygenerowane w ciągu niewielkiej liczby minut w porównaniu z szacowanymi 10 000 lat, jakie zajęłoby to najpotężniejszemu superkomputerowi w świat."
Materiały dwuwymiarowe
W ramach niedawnego odkrycia naukowcy zbadali nowy obszar zwany spintroniką, który wykorzystuje spin elektronów do wykonywania obliczeń. Obecna elektronika wykorzystuje ładunek elektronu do wykonywania obliczeń. Jednak monitorowanie spinu elektronów okazało się trudne.
Zespół kierowany przez Wydział Materiałoznawstwa Uniwersytetu Tsukuba twierdzi, że wykorzystał elektronowy rezonans spinowy (ESR) do monitorowania liczby i lokalizacji niesparowanych spinów przechodzących przez tranzystor z dwusiarczkiem molibdenu. ESR wykorzystuje tę samą zasadę fizyczną, co urządzenia MRI, które tworzą obrazy medyczne.
„Wyobraź sobie budowanie aplikacji komputera kwantowego wystarczającej do symulacji bezpieczeństwa i skuteczności klinicznych prób leków – bez testowania ich na prawdziwej osobie.”
Aby zmierzyć tranzystor, urządzenie musiało zostać schłodzone do zaledwie 4 stopni powyżej zera absolutnego. „Sygnały ESR były mierzone jednocześnie z prądami drenu i bramki”, powiedział w komunikacie prasowym profesor Kazuhiro Marumoto, współautor badania.
Użyto związku o nazwie dwusiarczek molibdenu, ponieważ jego atomy tworzą prawie płaską dwuwymiarową (2D) strukturę. „Teoretyczne obliczenia pozwoliły zidentyfikować pochodzenie spinów” – powiedziała w komunikacie prasowym inna współautorka, profesor Małgorzata Wierzbowska.
Postępy w obliczeniach kwantowych
Przetwarzanie kwantowe to kolejna dziedzina obliczeń, która szybko się rozwija. Firma Honeywell ogłosiła niedawno, że ustanowiła nowy rekord objętości kwantowej, będącej miarą ogólnej wydajności.
„Ta wysoka wydajność w połączeniu z pomiarem w obwodzie środkowym o niskim poziomie błędów zapewnia wyjątkowe możliwości, dzięki którym twórcy algorytmów kwantowych mogą wprowadzać innowacje” – podała firma w komunikacie.
Podczas gdy klasyczne komputery opierają się na bitach binarnych (jedynkach lub zerach), komputery kwantowe przetwarzają informacje za pomocą kubitów, które ze względu na mechanikę kwantową mogą istnieć jako jeden lub zero lub oba jednocześnie, wykładniczo zwiększając moc obliczeniową, Levy powiedział.
Komputery kwantowe mogą uruchamiać szereg ważnych aplikacji naukowych i biznesowych, które wcześniej uważano za niemożliwe, powiedział Levy. Zwykłe miary prędkości, takie jak megaherce, nie mają zastosowania do obliczeń kwantowych.
Ważną częścią komputerów kwantowych nie jest szybkość w sposobie, w jaki myślimy o szybkości w przypadku tradycyjnych komputerów. „W rzeczywistości te urządzenia często działają z dużo większą prędkością niż komputery kwantowe” – powiedział Levy.
"Chodzi o to, że komputery kwantowe mogą uruchamiać szereg ważnych aplikacji naukowych i biznesowych, które wcześniej uważano za niemożliwe."
Jeśli komputery kwantowe staną się kiedykolwiek praktyczne, sposoby, w jakie technologia ta może wpłynąć na życie jednostek poprzez badania i odkrycia, będą nieskończone, powiedział Levy.
„Wyobraź sobie, że budujesz aplikację komputera kwantowego wystarczającą do symulowania bezpieczeństwa i skuteczności klinicznych prób leków – bez testowania ich na prawdziwej osobie” – powiedział.
"Albo nawet kwantowa aplikacja komputerowa, która może symulować całe modele ekosystemów, pomagając nam lepiej zarządzać i zwalczać skutki zmian klimatu."
Komputery kwantowe na wczesnym etapie już istnieją, ale naukowcy starają się znaleźć dla nich praktyczne zastosowanie. Levy powiedział, że Seeqc planuje w ciągu trzech lat dostarczyć „architekturę kwantową, która jest zbudowana wokół rzeczywistych problemów i ma możliwość skalowania w celu zaspokojenia potrzeb firm.„
Komputery kwantowe nie będą dostępne dla przeciętnego użytkownika przez lata, powiedział Levy. „Ale aplikacje biznesowe dla tej technologii są już widoczne w branżach intensywnie korzystających z danych, takich jak rozwój farmaceutyczny, optymalizacja logistyki i chemia kwantowa” – dodał.
