Βασικά Takeaways
- Απλές μηχανικές συσκευές ενέπνευσαν μια πρόσφατη πρόοδο στον κβαντικό υπολογισμό.
- Ερευνητές του Στάνφορντ επινόησαν μια υπολογιστική τεχνική χρησιμοποιώντας ακουστικές συσκευές που αξιοποιούν την κίνηση.
- Ο κβαντικός υπολογισμός έχει σημειώσει σημαντική πρόοδο τα τελευταία χρόνια, κυρίως με την επίδειξη της λεγόμενης κβαντικής υπεροχής.
Agnetta Cleland
Οι πρακτικοί κβαντικοί υπολογιστές μπορεί να είναι ένα βήμα πιο κοντά στην πραγματικότητα χάρη σε νέα έρευνα εμπνευσμένη από απλές μηχανικές συσκευές.
Ερευνητές του Πανεπιστημίου Στάνφορντ ισχυρίζονται ότι έχουν αναπτύξει μια κρίσιμη πειραματική συσκευή για μελλοντικές τεχνολογίες που βασίζονται στην κβαντική φυσική. Η τεχνική περιλαμβάνει ακουστικά όργανα που αξιοποιούν την κίνηση, όπως ο ταλαντωτής που μετρά την κίνηση στα τηλέφωνα. Αποτελεί μέρος μιας αυξανόμενης προσπάθειας για την αξιοποίηση των παράξενων δυνάμεων της κβαντικής μηχανικής για υπολογιστές.
"Ενώ πολλές εταιρείες πειραματίζονται με τον κβαντικό υπολογισμό σήμερα, οι πρακτικές εφαρμογές πέρα από τα έργα "απόδειξης της ιδέας" είναι πιθανώς 2-3 χρόνια μακριά", δήλωσε στο Lifewire ο Yuval Boger, επικεφαλής μάρκετινγκ της εταιρείας κβαντικών υπολογιστών Classiq. μια συνέντευξη μέσω email. «Κατά τη διάρκεια αυτών των ετών, θα παρουσιαστούν μεγαλύτεροι και πιο ικανοί υπολογιστές και θα υιοθετηθούν πλατφόρμες λογισμικού που επιτρέπουν την αξιοποίηση αυτών των επερχόμενων μηχανημάτων."
Ο ρόλος των μηχανικών συστημάτων στον κβαντικό υπολογισμό
Οι ερευνητές στο Στάνφορντ προσπαθούν να φέρουν τα οφέλη των μηχανικών συστημάτων στην κβαντική κλίμακα. Σύμφωνα με την πρόσφατη μελέτη τους που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature, πέτυχαν αυτόν τον στόχο συνδέοντας μικροσκοπικούς ταλαντωτές με ένα κύκλωμα που μπορεί να αποθηκεύσει και να επεξεργαστεί ενέργεια σε ένα qubit ή ένα κβαντικό «bit» πληροφοριών. Τα qubits δημιουργούν κβαντικά μηχανικά εφέ που θα μπορούσαν να τροφοδοτήσουν προηγμένους υπολογιστές.
Ο τρόπος με τον οποίο λειτουργεί η πραγματικότητα σε κβαντομηχανικό επίπεδο είναι πολύ διαφορετικός από τη μακροσκοπική μας εμπειρία στον κόσμο.
"Με αυτήν τη συσκευή, δείξαμε ένα σημαντικό επόμενο βήμα στην προσπάθεια κατασκευής κβαντικών υπολογιστών και άλλων χρήσιμων κβαντικών συσκευών που βασίζονται σε μηχανικά συστήματα", δήλωσε ο Amir Safavi-Naeini, ο ανώτερος συγγραφέας της εργασίας. δελτίο ειδήσεων. «Στην ουσία επιδιώκουμε να δημιουργήσουμε συστήματα «μηχανικής κβαντομηχανικής»».
Η κατασκευή των μικροσκοπικών μηχανικών συσκευών χρειάστηκε πολλή δουλειά. Η ομάδα έπρεπε να κατασκευάσει εξαρτήματα υλικού σε αναλύσεις κλίμακας νανομέτρων και να τα τοποθετήσει σε δύο τσιπ υπολογιστών πυριτίου. Στη συνέχεια, οι ερευνητές έφτιαξαν ένα είδος σάντουιτς που κόλλησε τις δύο μάρκες μεταξύ τους, έτσι τα στοιχεία στο κάτω τσιπ έβλεπαν εκείνα στο επάνω μισό.
Το κάτω τσιπ έχει ένα υπεραγώγιμο κύκλωμα αλουμινίου που σχηματίζει το qubit της συσκευής. Η αποστολή παλμών μικροκυμάτων σε αυτό το κύκλωμα δημιουργεί φωτόνια (σωματίδια φωτός), τα οποία κωδικοποιούν ένα qubit πληροφοριών στο μηχάνημα.
Σε αντίθεση με τις συμβατικές ηλεκτρικές συσκευές, οι οποίες αποθηκεύουν bits ως τάσεις που αντιπροσωπεύουν είτε το 0 είτε το 1, τα qubits στις κβαντομηχανικές συσκευές μπορούν επίσης να αντιπροσωπεύουν συνδυασμούς 0 και 1 ταυτόχρονα. Το φαινόμενο γνωστό ως υπέρθεση επιτρέπει σε ένα κβαντικό σύστημα να εξέρχεται σε πολλαπλές κβαντικές καταστάσεις ταυτόχρονα μέχρι να μετρηθεί το σύστημα.
"Ο τρόπος που λειτουργεί η πραγματικότητα στο κβαντομηχανικό επίπεδο είναι πολύ διαφορετικός από τη μακροσκοπική μας εμπειρία στον κόσμο", είπε ο Safavi-Naeini.
Agnetta Cleland
Πρόοδος στον Κβαντικό Υπολογισμό
Η κβαντική τεχνολογία προχωρά με ταχείς ρυθμούς, ωστόσο υπάρχουν εμπόδια που πρέπει να ξεπεραστούν πριν να είναι έτοιμη για πρακτικές εφαρμογές, είπε ο Itamar Sivan, Διευθύνων Σύμβουλος της Quantum Machines, σε μια συνέντευξη στο Lifewire.
"Οι κβαντικοί υπολογιστές είναι ίσως η πιο προκλητική σεληνιακή βολή με την οποία είμαστε απασχολημένοι ως κοινωνία αυτή τη στιγμή", είπε ο Σιβάν. "Για να γίνει πρακτικό, θα απαιτήσει σημαντική πρόοδο και ανακαλύψεις σε πολλαπλά επίπεδα της στοίβας κβαντικών υπολογιστών."
Επί του παρόντος, οι κβαντικοί υπολογιστές στοιχειώνονται από θόρυβο, πράγμα που σημαίνει ότι, με την πάροδο του χρόνου, τα qubits γίνονται τόσο θορυβώδη που δεν έχουμε τρόπο να κατανοήσουμε τα δεδομένα που βρίσκονται σε αυτά και γίνονται άχρηστα, ο Zak Romaszko, ένας μηχανικός με το η εταιρεία Universal Quantum είπε σε ένα email.
"Στην πράξη, αυτό σημαίνει ότι οι αλγόριθμοι για κβαντικούς υπολογιστές περιορίζονται μόνο σε μικρό χρονικό διάστημα ή αριθμό λειτουργιών πριν από την αποτυχία", είπε ο Romaszko. "Δεν είναι σαφές εάν αυτό το θορυβώδες καθεστώς μπορεί να παράγει πρακτικά αποτελέσματα, αν και αρκετοί ερευνητές πιστεύουν ότι η προσομοίωση βασικών χημικών είναι εφικτή."
Ο κβαντικός υπολογιστής έχει σημειώσει σημαντική πρόοδο τα τελευταία χρόνια, κυρίως με την επίδειξη της λεγόμενης «κβαντικής υπεροχής» στην οποία ένας κβαντικός υπολογιστής εκτέλεσε μια λειτουργία που οι συγγραφείς ισχυρίστηκαν ότι θα είχε πάρει μια κανονική μηχανή περίπου 10.000 χρόνια για να ολοκληρωθεί. "Υπήρξε κάποια συζήτηση σχετικά με το αν ένας κανονικός υπολογιστής θα χρειαζόταν τόσο πολύ, αλλά εξακολουθεί να είναι μια αξιοσημείωτη απόδειξη", είπε ο Romaszko.
Μόλις επιλυθούν τα τεχνικά εμπόδια, ο Sivan προβλέπει ότι μέσα σε λίγα χρόνια, ο κβαντικός υπολογιστής θα αρχίσει να έχει σημαντικό αντίκτυπο σε όλα, από την κρυπτογραφία μέχρι την ανακάλυψη εμβολίων.«Φανταστείτε πόσο διαφορετική θα ήταν η πανδημία του Covid-19 αν οι κβαντικοί υπολογιστές ήταν σε θέση να βοηθήσουν στην ανακάλυψη ενός εμβολίου σε ένα κλάσμα του χρόνου», είπε.
