A legfontosabb elvitelek
- Az egyszerű mechanikus eszközök a közelmúltbeli előrelépést inspirálták a kvantumszámítástechnikában.
- Stanford kutatói feltaláltak egy számítástechnikát olyan akusztikus eszközökkel, amelyek kihasználják a mozgást.
- A kvantumszámítástechnika jelentős előrehaladást ért el az elmúlt években, leginkább az úgynevezett kvantumfölény bemutatásával.
Agnetta Cleland
A praktikus kvantumszámítógépek egy lépéssel közelebb kerülhetnek a valósághoz az egyszerű mechanikus eszközök által inspirált új kutatásoknak köszönhetően.
A Stanford Egyetem kutatói azt állítják, hogy kritikus kísérleti eszközt fejlesztettek ki a jövő kvantumfizikai alapú technológiáihoz. A technika olyan akusztikus eszközöket foglal magában, amelyek a mozgást hasznosítják, például az oszcillátort, amely a telefonok mozgását méri. Ez része annak az egyre növekvő erőfeszítésnek, hogy a kvantummechanika furcsa erejét a számítástechnikában hasznosítsák.
"Miközben sok vállalat kísérletezik manapság a kvantumszámítással, a gyakorlati alkalmazások a "proof of concept" projekteken túl valószínűleg 2-3 év múlva lesznek" - mondta Yuval Boger, a Classiq kvantumszámítástechnikai vállalat marketing igazgatója a Lifewire-nek. email interjú. „Ezek alatt az évek alatt nagyobb és nagyobb teljesítményű számítógépek kerülnek bevezetésre, és olyan szoftverplatformok kerülnek bevezetésre, amelyek lehetővé teszik ezen új gépek előnyeit."
A mechanikus rendszerek szerepe a kvantumszámítástechnikában
A stanfordi kutatók megpróbálják a mechanikai rendszerek előnyeit a kvantumskálára csökkenteni. A Nature folyóiratban nemrégiben közzétett tanulmányuk szerint ezt a célt úgy érték el, hogy apró oszcillátorokat kapcsoltak össze egy áramkörrel, amely képes tárolni és feldolgozni az energiát egy qubitben vagy kvantum-"bit"-ben. A qubitek kvantummechanikai effektusokat generálnak, amelyek a fejlett számítógépeket táplálhatják.
A valóság működése kvantummechanikai szinten nagyon különbözik a világ makroszkopikus tapasztalatától.
"Ezzel az eszközzel egy fontos következő lépést mutattunk be a kvantumszámítógépek és más hasznos kvantumeszközök mechanikai rendszereken alapuló létrehozásában" - mondta Amir Safavi-Naeini, a tanulmány vezető szerzője. híradás. "Lényegében "mechanikus kvantummechanikai" rendszereket szeretnénk felépíteni."
Az apró mechanikus eszközök elkészítése sok munkát igényelt. A csapatnak nanométeres felbontású hardverelemeket kellett készítenie és két szilícium számítógépes chipre helyezni. A kutatók ezután egyfajta szendvicset készítettek, amely összeragasztotta a két chipet, így az alsó chip elemei a felső felén lévőkkel szemben voltak.
Az alsó chip alumínium szupravezető áramkörrel rendelkezik, amely az eszköz qubitjét alkotja. A mikrohullámú impulzusok ebbe az áramkörbe történő küldése fotonokat (fényrészecskéket) generál, amelyek egy qubit információt kódolnak a gépben.
A hagyományos elektromos eszközöktől eltérően, amelyek a biteket 0-t vagy 1-et képviselő feszültségként tárolják, a kvantummechanikai eszközökben a qubitek egyidejűleg 0 és 1 kombinációit is képviselhetik. A szuperpozíciónak nevezett jelenség lehetővé teszi, hogy egy kvantumrendszer egyszerre több kvantumállapotban lépjen ki, amíg meg nem mérik a rendszert.
"A valóság működése kvantummechanikai szinten nagyon különbözik a világról alkotott makroszkopikus tapasztalatainktól" - mondta Safavi-Naeini.
Agnetta Cleland
Haladás a kvantumszámítástechnikában
A kvantumtechnológia gyorsan fejlődik, de vannak még akadályok, amelyeket meg kell küzdeni, mielőtt készen állna a gyakorlati alkalmazásra – mondta Itamar Sivan, a Quantum Machines vezérigazgatója a Lifewire-nek adott e-mailes interjújában.
"A kvantumszámítás valószínűleg a legnagyobb kihívást jelentő moonshot, amellyel társadalmat jelenleg foglalkozunk" - mondta Sivan. "Ahhoz, hogy gyakorlatiassá váljon, jelentős előrelépésre és áttörésekre lesz szükség a kvantumszámítási verem több rétegében."
Jelenleg a kvantumszámítógépeket zaj kísérti, ami azt jelenti, hogy idővel a qubitek annyira zajossá válnak, hogy nem tudjuk megérteni a rajtuk lévő adatokat, és használhatatlanná válnak. Zak Romaszko, a a Universal Quantum cég azt mondta egy e-mailben.
"A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy a kvantumszámítógépek algoritmusai csak egy kis időre vagy műveletek számára korlátozódnak a meghibásodás előtt" - mondta Romaszko. "Nem világos, hogy ez a zajos rendszer gyakorlati eredményeket hoz-e, bár több kutató úgy véli, hogy az alapvető vegyi anyagok szimulálása elérhető."
A kvantumszámítástechnika jelentős előrehaladást ért el az elmúlt években, mindenekelőtt az úgynevezett „kvantumfölény” demonstrálásával, amelyben a kvantumszámítógép olyan műveletet hajtott végre, amely a szerzők állítása szerint egy normál gépen körülbelül 10 000 éveket kell befejezni. "Volt néhány vita arról, hogy egy normál számítógép ennyi ideig tartott volna-e, de ez még mindig figyelemre méltó demonstráció" - mondta Romaszko.
Miután megoldódnak a technikai akadályok, Sivan azt jósolja, hogy néhány éven belül a kvantumszámítástechnika jelentős hatással lesz mindenre, a kriptográfiától a vakcina felfedezéséig."Képzeld el, mennyire más lett volna a Covid-19 világjárvány, ha a kvantumszámítógépek az idő töredéke alatt képesek lennének az oltóanyag felfedezésében" - mondta.
