Kľúčové poznatky
- Nový výskum odhalil spôsob výroby kvantových bitov pomocou kryštálov.
- Tento objav by mohol pomôcť uvoľniť potenciál kvantovej počítačovej revolúcie.
- Odborníci však tvrdia, že by ste nemali očakávať, že váš laptop v dohľadnej dobe nahradia kvantové počítače.
Fyzici využívajú podivné spôsoby vzájomnej interakcie atómov na stavbu kvantových počítačov.
Atómové defekty v niektorých kryštáloch môžu podľa objavov výskumníkov z Northeastern University pomôcť uvoľniť potenciál kvantovej počítačovej revolúcie. Vedci uviedli, že objavili nový spôsob výroby kvantového bitu pomocou kryštálov. Pokroky v kvantových technológiách, ktoré využívajú vlastnosti kvantovej fyziky nazývané zapletenie, by mohli umožniť výkonnejšie a energeticky efektívnejšie zariadenia.
"Zapletenie je famózne slovo na vytvorenie vzťahu medzi časticami, vďaka ktorému sa správajú, akoby boli navzájom spojené," povedal Vincent Berk, CRO a CSO zo spoločnosti Quantum Xchange v oblasti kvantových výpočtov pre Lifewire v e-mailovom rozhovore.
"Tento vzťah je špeciálny v tom, že umožňuje, aby akcie na jednej častici mali vplyv na inú. Presne tu prichádza sila výpočtu: keď stav jednej veci môže zmeniť alebo ovplyvniť stav inej. V skutočnosti, na základe tohto šialeného zapleteného zväzku, sme schopní reprezentovať všetky možné výsledky výpočtu len v niekoľkých časticiach."
Kvantové bity
Výskumníci v nedávnom článku v Nature vysvetlili, že defekty v konkrétnej triede materiálov, konkrétne dvojrozmerných dichalkogenidoch prechodných kovov, obsahovali atómové vlastnosti na vytvorenie kvantového bitu alebo skrátene qubit, čo je budova blok pre kvantové technológie.
„Ak sa dokážeme naučiť, ako vytvárať qubity v tejto dvojrozmernej matici, je to veľká, veľká vec,“povedal Arun Bansil, profesor fyziky na Northeastern a spoluautor článku. uvoľniť.
Bansil a jeho kolegovia preosiali stovky rôznych kombinácií materiálov, aby našli tie, ktoré sú schopné hostiť qubit pomocou pokročilých počítačových algoritmov.
"Keď sme sa pozreli na veľa z týchto materiálov, nakoniec sme našli len niekoľko životaschopných defektov - asi tucet alebo tak," povedal Bansil. "Materiál aj typ defektu sú tu dôležité, pretože v zásade existuje veľa druhov defektov, ktoré môžu vzniknúť v akomkoľvek materiáli."
Kritickým zistením je, že takzvaný "antisite" defekt vo filmoch dvojrozmerných dichalkogenidov prechodných kovov nesie so sebou niečo, čo sa nazýva "spin". Spin, tiež nazývaný uhlová hybnosť, opisuje základnú vlastnosť elektrónov definovaných v jednom z dvoch potenciálnych stavov: hore alebo dole, povedal Bansil.
Jedným základným princípom kvantovej mechaniky je, že veci ako – atómy, elektróny, fotóny – neustále vo väčšej či menšej miere spolupôsobia, povedal Mark Mattingley-Scott, výkonný riaditeľ EMEA v spoločnosti Quantum Brilliance zaoberajúcej sa kvantovými počítačmi. email.
Ak sa dokážeme naučiť vytvárať qubity v tejto dvojrozmernej matici, je to veľký, veľký problém.
„Kvantové počítače využívajú túto vzájomnú závislosť medzi qubitmi, ktoré sú v podstate najjednoduchším možným kvantovým mechanickým systémom, na drastické zvýšenie počtu riešení, ktoré môžeme paralelne skúmať, keď spustíme kvantový program,“dodal.
Quantum Leap
Napriek nedávnemu prelomu v oblasti qubitov nečakajte, že kvantové počítače v dohľadnej dobe nahradia váš laptop. Výskumníci stále nepoznajú najlepší fyzikálny systém na zostavenie kvantového počítača, povedal Michael Raymer, profesor fyziky na Oregonskej univerzite, ktorý študuje kvantové výpočty, v e-maile Lifewire.
„Je pravdepodobné, že v nasledujúcom desaťročí nebude existovať žiadna rozsiahla univerzálna kontrola kvality, ktorá by dokázala vyriešiť akýkoľvek dobre položený kvantový problém,“povedal Raymer. "Takže ľudia stavajú prototypy pomocou rôznych materiálových 'platforiem'."
Niektoré z najpokročilejších prototypov používajú zachytené ióny, vrátane tých, ktoré vytvorili spoločnosti ako ionQ a Quantinuum. "Tieto majú tú výhodu, že všetky atómy jedného typu (povedzme sodík) sú prísne identické, čo je veľmi užitočná vlastnosť," povedal Raymer.
Budúce aplikácie pre kvantové výpočty sú neobmedzené, hovoria boosteri.
"Odpoveď na túto otázku je podobná odpovedi na rovnakú otázku o digitálnych počítačoch v 60. rokoch," povedal Raymer. "Vtedy nikto správne nepredpovedal odpoveď a nikto to nedokáže urobiť ani teraz. Vedecká komunita však plne verí, že ak táto technológia uspeje, bude mať rovnaký vplyv ako polovodičová revolúcia v 90. a 2000. rokoch 20. storočia.""
