Kľúčové poznatky
- Jednoduché mechanické zariadenia inšpirovali nedávny pokrok v kvantovej výpočtovej technike.
- Výskumníci zo Stanfordu vynašli výpočtovú techniku využívajúcu akustické zariadenia, ktoré využívajú pohyb.
- Kvantová výpočtová technika urobila v posledných rokoch významný pokrok, najmä demonštráciou takzvanej kvantovej nadradenosti.
Agnetta Cleland
Praktické kvantové počítače môžu byť o krok bližšie k realite vďaka novému výskumu inšpirovanému jednoduchými mechanickými zariadeniami.
Výskumníci Stanfordskej univerzity tvrdia, že vyvinuli kritické experimentálne zariadenie pre budúce technológie založené na kvantovej fyzike. Táto technika zahŕňa akustické nástroje, ktoré využívajú pohyb, ako napríklad oscilátor, ktorý meria pohyb v telefónoch. Je to súčasť rastúceho úsilia o využitie zvláštnych schopností kvantovej mechaniky pre výpočtovú techniku.
„Zatiaľ čo mnohé spoločnosti dnes experimentujú s kvantovou výpočtovou technikou, praktické aplikácie nad rámec projektov „proof of concept“sú pravdepodobne vzdialené 2 až 3 roky,“povedal Yuval Boger, marketingový riaditeľ kvantovej počítačovej spoločnosti Classiq pre Lifewire v roku e-mailový rozhovor. „Počas týchto rokov budú predstavené väčšie a výkonnejšie počítače a budú prijaté softvérové platformy, ktoré umožnia využívať výhody týchto pripravovaných strojov."
Úloha mechanických systémov v kvantovej výpočtovej technike
Výskumníci zo Stanfordu sa snažia preniesť výhody mechanických systémov na kvantovú úroveň. Podľa ich nedávnej štúdie publikovanej v časopise Nature dosiahli tento cieľ spojením malých oscilátorov s obvodom, ktorý dokáže uchovávať a spracovávať energiu v qubite alebo kvantovom „bite“informácií. Qubity generujú kvantové mechanické efekty, ktoré by mohli poháňať pokročilé počítače.
Spôsob, akým realita funguje na kvantovej mechanickej úrovni, sa veľmi líši od našej makroskopickej skúsenosti sveta.
"S týmto zariadením sme ukázali dôležitý ďalší krok v snahe postaviť kvantové počítače a ďalšie užitočné kvantové zariadenia založené na mechanických systémoch," povedal Amir Safavi-Naeini, hlavný autor článku. nové vydanie. „V podstate sa snažíme vybudovať ‚mechanické kvantovo-mechanické‘systémy.“
Vyrobenie malých mechanických zariadení dalo veľa práce. Tím musel vyrobiť hardvérové komponenty s rozlíšením nanometrov a umiestniť ich na dva kremíkové počítačové čipy. Výskumníci potom vytvorili akýsi sendvič, ktorý spojil dva žetóny dohromady, takže prvky na spodnom žetóne boli oproti tým v hornej polovici.
Spodný čip má hliníkový supravodivý obvod, ktorý tvorí qubit zariadenia. Vysielanie mikrovlnných impulzov do tohto obvodu generuje fotóny (častice svetla), ktoré v stroji zakódujú qubit informácie.
Na rozdiel od konvenčných elektrických zariadení, ktoré ukladajú bity ako napätia predstavujúce buď 0 alebo 1, qubity v kvantových mechanických zariadeniach môžu tiež predstavovať kombinácie 0 a 1 súčasne. Fenomén známy ako superpozícia umožňuje kvantovému systému vystúpiť vo viacerých kvantových stavoch naraz, kým sa systém nezmeria.
"Spôsob, akým realita funguje na kvantovej mechanickej úrovni, sa veľmi líši od našej makroskopickej skúsenosti sveta," povedal Safavi-Naeini.
Agnetta Cleland
Pokrok v kvantovej výpočtovej technike
Kvantová technológia rýchlo napreduje, no existujú prekážky, ktoré treba odstrániť, kým bude pripravená na praktické aplikácie, povedal Itamar Sivan, CEO Quantum Machines, Lifewire v e-mailovom rozhovore.
„Kvantové výpočty sú pravdepodobne najnáročnejší mesačný záber, ktorým sa ako spoločnosť momentálne zaoberáme,“povedal Sivan. „Aby sa to stalo praktickým, bude si to vyžadovať výrazný pokrok a prelomy vo viacerých vrstvách kvantového výpočtového systému.“
V súčasnosti sú kvantové počítače prenasledované hlukom, čo znamená, že časom sú qubity také hlučné, že nemáme spôsob, ako porozumieť údajom, ktoré sú na nich, a stávajú sa neužitočnými, Zak Romaszko, inžinier spoločnosť Universal Quantum uviedla v e-maile.
"V praxi to znamená, že algoritmy pre kvantové počítače sú obmedzené len na malé množstvo času alebo počtu operácií pred zlyhaním," povedal Romaszko. "Nie je jasné, či tento hlučný režim môže priniesť praktické výsledky, hoci niekoľko výskumníkov verí, že simulácia základných chemikálií je na dosah."
Kvantová výpočtová technika urobila v posledných rokoch významný pokrok, najmä demonštráciou takzvanej „kvantovej nadradenosti“, pri ktorej kvantový počítač vykonal operáciu, o ktorej autori tvrdili, že by bežný stroj zabral približne 10 000 rokov dokončiť. "Prebehla určitá diskusia o tom, či by bežný počítač trval tak dlho, ale stále je to pozoruhodná ukážka," povedal Romaszko.
Po vyriešení technických prekážok Sivan predpovedá, že v priebehu niekoľkých rokov začne mať kvantová výpočtová technika významný vplyv na všetko od kryptografie až po objavenie vakcín.„Predstavte si, aká odlišná by bola pandémia Covid-19, keby kvantové počítače dokázali pomôcť objaviť vakcínu za zlomok času,“povedal.
