Kľúčové poznatky
- Výskumníci tvrdia, že používanie dvojrozmerných materiálov by mohlo viesť k rýchlejším počítačom.
- Objav by mohol byť súčasťou nadchádzajúcej revolúcie v oblasti, ktorá zahŕňa kvantové počítače.
- Spoločnosť Honeywell nedávno oznámila, že stanovila nový rekord pre kvantový objem, ktorý je meradlom celkového výkonu.
Nedávny pokrok vo fyzike by mohol znamenať výrazne rýchlejšie počítače vedúce k revolúcii vo všetkom, od objavovania liekov po pochopenie účinkov zmeny klímy, hovoria odborníci.
Vedci zistili a zmapovali elektronické rotácie v novom type tranzistora. Tento výskum môže viesť k rýchlejším počítačom, ktoré využívajú prirodzený magnetizmus elektrónov namiesto ich náboja. Objav by mohol byť súčasťou nadchádzajúcej revolúcie v oblasti, ktorá zahŕňa kvantové počítače.
"Kvantové počítače spracovávajú informácie zásadne odlišným spôsobom ako klasické počítače, čo im umožňuje riešiť problémy, ktoré sú s dnešnými klasickými počítačmi prakticky neriešiteľné," John Levy, spoluzakladateľ a generálny riaditeľ spoločnosti zaoberajúcej sa kvantovými počítačmi Seeqc, povedal v e-mailovom rozhovore.
"Napríklad v experimente uskutočnenom spoločnosťami Google a NASA boli výsledky zo špecifickej kvantovej aplikácie generované za malý počet minút v porovnaní s odhadovanými 10 000 rokmi, ktoré by potrebovali najvýkonnejší superpočítač v svet."
Dvojrozmerné materiály
V nedávnom objave vedci skúmali novú oblasť nazývanú spintronika, ktorá využíva spin elektrónov na vykonávanie výpočtov. Súčasná elektronika používa elektrónový náboj na výpočty. Ale sledovanie rotácie elektrónov sa ukázalo ako ťažké.
Tím vedený oddelením materiálovej vedy na univerzite v Cukube tvrdí, že použil elektrónovú spinovú rezonanciu (ESR) na monitorovanie počtu a umiestnenia nepárových spinov pohybujúcich sa cez tranzistor so sulfidom molybdénovým. ESR využíva rovnaký fyzikálny princíp ako prístroje MRI, ktoré vytvárajú lekárske snímky.
„Predstavte si, že vytvoríte kvantovú počítačovú aplikáciu dostatočnú na simuláciu bezpečnosti a účinnosti klinických skúšok liekov – bez toho, aby ste ich kedy testovali na skutočnej osobe.“
Na meranie tranzistora bolo potrebné zariadenie ochladiť len na 4 stupne nad absolútnou nulou. "Signály ESR boli merané súčasne s odtokovými a hradlovými prúdmi," uviedol v tlačovej správe profesor Kazuhiro Marumoto, spoluautor štúdie.
Použila sa zlúčenina nazývaná disulfid molybdénu, pretože jej atómy tvoria takmer plochú dvojrozmernú (2D) štruktúru. "Teoretické výpočty ďalej identifikovali pôvod spinov," povedala v tlačovej správe profesorka Małgorzata Wierzbowska, ďalšia spoluautorka.
Pokroky v kvantovej výpočtovej technike
Kvantová výpočtová technika je ďalšou oblasťou výpočtovej techniky, ktorá rýchlo napreduje. Spoločnosť Honeywell nedávno oznámila, že stanovila nový rekord pre kvantový objem, meradlo celkového výkonu.
„Tento vysoký výkon v kombinácii s meraním stredného obvodu s nízkou chybovosťou poskytuje jedinečné možnosti, s ktorými môžu vývojári kvantových algoritmov inovovať,“uviedla spoločnosť vo vydaní.
Zatiaľ čo klasické počítače sa spoliehajú na binárne bity (jednotky alebo nuly), kvantové počítače spracúvajú informácie prostredníctvom qubitov, ktoré vďaka kvantovej mechanike môžu existovať buď ako jedna alebo nula alebo oboje, a to súčasne, čím sa exponenciálne zvyšuje výpočtový výkon, Levy povedal.
Kvantové počítače dokážu spustiť celý rad významných vedeckých a obchodných problémových aplikácií, ktoré sa predtým považovali za nemožné, povedal Levy. Zvyčajné merania rýchlosti ako megahertz sa nevzťahujú na kvantové výpočty.
Dôležitá časť o kvantových počítačoch nie je o rýchlosti tak, ako o rýchlosti uvažujeme pri tradičných počítačoch. "V skutočnosti tieto zariadenia často pracujú pri oveľa vyšších rýchlostiach ako kvantové počítače," povedal Levy.
"Ide o to, že kvantové počítače dokážu spustiť celý rad dôležitých vedeckých a obchodných problémových aplikácií, o ktorých sa predtým myslelo, že sú nemožné."
Ak sa kvantové počítače niekedy stanú praktickými, spôsoby, akými by táto technológia mohla ovplyvniť životy jednotlivcov prostredníctvom výskumu a objavov, sú nekonečné, povedal Levy.
„Predstavte si, že vytvoríte kvantovú počítačovú aplikáciu dostatočnú na simuláciu bezpečnosti a účinnosti klinických skúšok liekov – bez toho, aby ste ich kedy testovali na skutočnej osobe,“povedal.
„Alebo aj kvantová počítačová aplikácia, ktorá dokáže simulovať celé modely ekosystémov, čo nám pomáha lepšie zvládať a bojovať proti účinkom zmeny klímy.“
Kvantové počítače v ranom štádiu už existujú, no výskumníci sa snažia nájsť pre ne praktické využitie. Levy povedal, že Seeqc plánuje do troch rokov dodať „kvantovú architektúru, ktorá je postavená na problémoch skutočného sveta a má schopnosť škálovať, aby vyhovovala potrebám podnikov."
Kvantové počítače nebudú pre priemerného používateľa dostupné roky, povedal Levy. „Obchodné aplikácie pre túto technológiu sa však už prejavujú v odvetviach náročných na údaje, ako je farmaceutický vývoj, optimalizácia logistiky a kvantová chémia,“dodal.
