A legfontosabb elvitelek
- Az új kutatás feltárta a kvantumbitek kristályok felhasználásával történő előállításának módját.
- A felfedezés segíthet felszabadítani a kvantumszámítási forradalomban rejlő lehetőségeket.
- A szakértők azonban azt mondják, hogy nem szabad arra számítani, hogy a kvantumszámítógépek egyhamar lecserélik laptopját.
A fizikusok kihasználják az atomok egymással való kölcsönhatásának furcsa módjait kvantumszámítógépek építésére.
A Northeastern Egyetem kutatóinak felfedezései szerint egyes kristályok atomi hibái segíthetnek felszabadítani a kvantumszámítási forradalomban rejlő lehetőségeket. A tudósok azt mondták, hogy felfedeztek egy új módszert a kvantumbitek előállítására a kristályok felhasználásával. A kvantumtechnológiák fejlődése, amelyek a kvantumfizika összefonódásnak nevezett tulajdonságait alkalmazzák, nagyobb teljesítményű és energiahatékonyabb eszközöket tesz lehetővé.
"Az összefonódás egy divatos szó a részecskék közötti kapcsolat létrehozására, amely úgy viselkedik, mintha egymáshoz lennének kötve" - mondta Vincent Berk, a Quantum Xchange kvantumszámítástechnikai vállalat CRO-ja és CSO-ja a Lifewire-nek adott e-mailes interjújában.
"Ez a kapcsolat abban a különleges, hogy lehetővé teszi, hogy az egyik részecskén végrehajtott műveletek hatással legyenek a másikra. Pontosan itt jön be a számítás ereje: amikor az egyik dolog állapota megváltoztathatja vagy befolyásolhatja a másik állapotát. Valójában ennek az őrült összefonódási kötésnek köszönhetően képesek vagyunk a számítás összes lehetséges kimenetelét néhány részecskében ábrázolni."
Kvantumbitek
A kutatók a Nature című folyóiratban nemrég megjelent cikkükben kifejtették, hogy az anyagok egy bizonyos osztályában, különösen a kétdimenziós átmenetifém-dikalkogenidekben előforduló hibák tartalmazzák azokat az atomi tulajdonságokat, amelyek lehetővé teszik a kvantumbit vagy röviden qubit létrehozását, amely az épület. blokk a kvantumtechnológiák számára.
"Ha megtanuljuk, hogyan kell qubiteket létrehozni ebben a kétdimenziós mátrixban, az nagy, nagy dolog" - mondta a hírekben Arun Bansil, a Northeastern fizikaprofesszora és a tanulmány társszerzője. kiadás.
Bansil és kollégái több száz különböző anyagkombinációt kutattak át, hogy megtalálják azokat, amelyek fejlett számítógépes algoritmusok segítségével képesek qubit tárolására.
"Amikor sok ilyen anyagot megvizsgáltunk, végül csak néhány életképes hibát találtunk – körülbelül egy tucatnyit" - mondta Bansil. "Mind az anyag, mind a hiba típusa fontos itt, mert elvileg sokféle hiba keletkezhet bármilyen anyagban."
A kritikus megállapítás az, hogy a kétdimenziós átmenetifém-dikalkogenid filmek úgynevezett "antisite" hibája magában hordoz valamit, amit "pörgésnek" neveznek. A spin, más néven szögimpulzus, az elektronok alapvető tulajdonságát írja le, amely két potenciális állapot egyikében van meghatározva: felfelé vagy lefelé, mondta Bansil.
A kvantummechanika egyik alapelve az, hogy az olyan dolgok, mint az atomok, elektronok, fotonok, kisebb-nagyobb mértékben állandóan kölcsönhatásba lépnek egymással – mondta Mark Mattingley-Scott, a Quantum Brilliance kvantumszámítástechnikai vállalat EMEA régióért felelős ügyvezető igazgatója. email.
Ha meg tudjuk tanulni, hogyan kell qubiteket létrehozni ebben a kétdimenziós mátrixban, az nagyon nagy dolog.
"A kvantumszámítógépek kihasználják a qubitek közötti kölcsönös függőséget, amelyek lényegében a lehető legegyszerűbb kvantummechanikai rendszerek, hogy drasztikusan megnöveljék a párhuzamosan felfedezhető megoldások számát, amikor kvantumprogramot futtatunk" - tette hozzá.
Kvantumugrás
A qubitek terén elért közelmúltbeli áttörés ellenére ne számítson arra, hogy a kvantumszámítógépek egyhamar lecserélik a laptopját. A kutatók még mindig nem ismerik a legjobb fizikai rendszert a kvantumszámítógép megépítéséhez – mondta Michael Raymer, az Oregoni Egyetem kvantumszámítástechnikával foglalkozó fizikaprofesszora a Lifewire-nek e-mailben.
"Valószínűleg a következő évtizedben nem lesz olyan nagyszabású univerzális minőségellenőrzés, amely bármilyen jól felállított kvantumproblémát megoldana" - mondta Raymer. "Tehát az emberek prototípusokat építenek különféle anyagi "platformok" segítségével."
A legfejlettebb prototípusok némelyike csapdába esett ionokat használ, beleértve azokat is, amelyeket az ionQ és a Quantinuum cégek építettek. "Ezeknek megvan az az előnyük, hogy egyetlen típusú atom (mondjuk a nátrium) szigorúan azonos, ami nagyon hasznos tulajdonság" - mondta Raymer.
A jövőbeli kvantumszámítási alkalmazások korlátlanok, mondják a boosterek.
"E kérdés megválaszolása hasonló ahhoz, mintha ugyanarra a kérdésre válaszolnánk a digitális számítógépekkel kapcsolatban az 1960-as években" - mondta Raymer. "Senki sem jósolta meg helyesen a választ akkor, és most sem tudja megtenni. De a tudományos közösség teljes mértékben meg van győződve arról, hogy ha a technológia sikeres lesz, akkor az ugyanolyan hatásos lesz, mint az 1990-es és 2000-es évek félvezető-forradalma."
