Βασικά Takeaways
- Νέα έρευνα αποκάλυψε έναν τρόπο δημιουργίας κβαντικών δυαδικών ψηφίων χρησιμοποιώντας κρυστάλλους.
- Η ανακάλυψη θα μπορούσε να βοηθήσει στην απελευθέρωση των δυνατοτήτων της επανάστασης των κβαντικών υπολογιστών.
- Αλλά οι ειδικοί λένε ότι δεν πρέπει να περιμένετε ότι οι κβαντικοί υπολογιστές θα αντικαταστήσουν τον φορητό υπολογιστή σας σύντομα.
Οι φυσικοί εκμεταλλεύονται τους περίεργους τρόπους με τους οποίους τα άτομα αλληλεπιδρούν μεταξύ τους για να δημιουργήσουν κβαντικούς υπολογιστές.
Ατομικά ελαττώματα σε ορισμένους κρυστάλλους μπορεί να βοηθήσουν στην απελευθέρωση του δυναμικού της επανάστασης των κβαντικών υπολογιστών, σύμφωνα με ανακαλύψεις που έγιναν από ερευνητές του Northeastern University. Οι επιστήμονες είπαν ότι ανακάλυψαν έναν νέο τρόπο για να φτιάξουν ένα κβαντικό bit χρησιμοποιώντας τους κρυστάλλους. Οι πρόοδοι στις κβαντικές τεχνολογίες, οι οποίες αναπτύσσουν τις ιδιότητες της κβαντικής φυσικής που ονομάζονται εμπλοκή, θα μπορούσαν να επιτρέψουν πιο ισχυρές και ενεργειακά αποδοτικές συσκευές.
"Η διαπλοκή είναι μια φανταχτερή λέξη για τη δημιουργία μιας σχέσης μεταξύ σωματιδίων που τα κάνει να ενεργούν σαν να είναι συνδεδεμένα μεταξύ τους", είπε ο Vincent Berk, CRO & CSO της εταιρείας κβαντικών υπολογιστών Quantum Xchange σε μια συνέντευξη στο Lifewire.
"Αυτή η σχέση είναι ειδική στο ότι επιτρέπει στις ενέργειες σε ένα σωματίδιο να έχουν επίδραση σε ένα άλλο. Εδώ ακριβώς έρχεται η δύναμη του υπολογισμού: όταν η κατάσταση ενός πράγματος μπορεί να αλλάξει ή να επηρεάσει την κατάσταση ενός άλλου Στην πραγματικότητα, με βάση αυτόν τον τρελό δεσμό εμπλοκής, είμαστε σε θέση να αναπαραστήσουμε όλα τα πιθανά αποτελέσματα ενός υπολογισμού σε λίγα μόνο σωματίδια."
Quantum Bits
Ερευνητές εξήγησαν σε μια πρόσφατη εργασία στο Nature ότι τα ελαττώματα σε μια συγκεκριμένη κατηγορία υλικών, συγκεκριμένα, τα δισδιάστατα διχαλκογονίδια μετάλλων μεταπτώσεως, περιείχαν τις ατομικές ιδιότητες να φτιάχνουν ένα κβαντικό bit, ή qubit για συντομία, που είναι το κτίριο μπλοκ για κβαντικές τεχνολογίες.
"Αν μπορούμε να μάθουμε πώς να δημιουργούμε qubits σε αυτόν τον δισδιάστατο πίνακα, αυτό είναι μεγάλη υπόθεση", είπε στις ειδήσεις ο Arun Bansil, καθηγητής φυσικής στο Northeastern και συν-συγγραφέας της εργασίας. κυκλοφορία.
Ο Bansil και οι συνάδελφοί του κοσκίνισαν εκατοντάδες διαφορετικούς συνδυασμούς υλικών για να βρουν αυτούς που μπορούν να φιλοξενήσουν ένα qubit χρησιμοποιώντας προηγμένους αλγόριθμους υπολογιστών.
"Όταν εξετάσαμε πολλά από αυτά τα υλικά, στο τέλος, βρήκαμε μόνο μια χούφτα βιώσιμων ελαττωμάτων - περίπου μια ντουζίνα", είπε ο Bansil. "Τόσο το υλικό όσο και ο τύπος του ελαττώματος είναι σημαντικά εδώ γιατί καταρχήν υπάρχουν πολλοί τύποι ελαττωμάτων που μπορούν να δημιουργηθούν σε οποιοδήποτε υλικό."
Ένα κρίσιμο εύρημα είναι ότι το λεγόμενο ελάττωμα «αντισίτη» στα φιλμ των δισδιάστατων διχαλκογονιδίων μετάλλων μετάπτωσης φέρει κάτι που ονομάζεται «σπιν» μαζί του. Το σπιν, που ονομάζεται επίσης γωνιακή ορμή, περιγράφει μια θεμελιώδη ιδιότητα των ηλεκτρονίων που ορίζεται σε μία από τις δύο πιθανές καταστάσεις: πάνω ή κάτω, είπε ο Bansil.
Μια θεμελιώδης αρχή της κβαντικής μηχανικής είναι ότι πράγματα όπως –άτομα, ηλεκτρόνια, φωτόνια– αλληλεπιδρούν συνεχώς σε μεγαλύτερο ή μικρότερο βαθμό, δήλωσε ο Mark Mattingley-Scott, Διευθύνων Σύμβουλος EMEA στην εταιρεία κβαντικών υπολογιστών Quantum Brilliance. email.
Αν μπορούμε να μάθουμε πώς να δημιουργούμε qubits σε αυτόν τον δισδιάστατο πίνακα, αυτό είναι μεγάλη υπόθεση.
"Οι κβαντικοί υπολογιστές εκμεταλλεύονται αυτή την αλληλεξάρτηση μεταξύ των qubits, που είναι ουσιαστικά το απλούστερο δυνατό κβαντομηχανικό σύστημα, για να αυξήσουν δραστικά τον αριθμό των λύσεων που μπορούμε να εξερευνήσουμε παράλληλα όταν εκτελούμε ένα κβαντικό πρόγραμμα", πρόσθεσε.
Κβαντικό Άλμα
Παρά την πρόσφατη ανακάλυψη στα qubits, μην περιμένετε ότι οι κβαντικοί υπολογιστές θα αντικαταστήσουν τον φορητό υπολογιστή σας σύντομα. Οι ερευνητές ακόμα δεν γνωρίζουν το καλύτερο φυσικό σύστημα για την κατασκευή ενός κβαντικού υπολογιστή, είπε στο Lifewire σε ένα email ο Michael Raymer, καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Όρεγκον που μελετά τους κβαντικούς υπολογιστές.
"Είναι πιθανό ότι την επόμενη δεκαετία, δεν θα υπάρξει μεγάλης κλίμακας καθολική QC που να μπορεί να λύσει οποιοδήποτε καλά τοποθετημένο κβαντικό πρόβλημα", είπε ο Raymer. "Έτσι, οι άνθρωποι κατασκευάζουν πρωτότυπα χρησιμοποιώντας διάφορες "πλατφόρμες" υλικών."
Μερικά από τα πιο προηγμένα πρωτότυπα χρησιμοποιούν παγιδευμένα ιόντα, συμπεριλαμβανομένων αυτών που κατασκευάστηκαν από εταιρείες όπως η ionQ και η Quantinuum. "Αυτά έχουν το πλεονέκτημα ότι όλα τα άτομα ενός μόνο τύπου (ας πούμε νάτριο) είναι αυστηρά πανομοιότυπα, μια εξαιρετικά χρήσιμη ιδιότητα", είπε ο Raymer.
Οι μελλοντικές εφαρμογές για κβαντικούς υπολογιστές είναι απεριόριστες, λένε οι ενισχυτές.
"Η απάντηση σε αυτήν την ερώτηση μοιάζει με την απάντηση στην ίδια ερώτηση σχετικά με τους ψηφιακούς υπολογιστές στη δεκαετία του 1960", είπε ο Raymer. "Κανείς δεν προέβλεψε σωστά την απάντηση τότε, και κανείς δεν μπορεί να το κάνει τώρα. Αλλά η επιστημονική κοινότητα έχει απόλυτη εμπιστοσύνη ότι, εάν η τεχνολογία πετύχει, θα έχει εξίσου αντίκτυπο με την επανάσταση των ημιαγωγών της δεκαετίας 1990-2000."
