Βασικά Takeaways
- Ερευνητές λένε ότι η χρήση δισδιάστατων υλικών θα μπορούσε να οδηγήσει σε ταχύτερους υπολογιστές.
- Η ανακάλυψη θα μπορούσε να είναι μέρος μιας επερχόμενης επανάστασης στον τομέα που περιλαμβάνει τους κβαντικούς υπολογιστές.
- Η Honeywell ανακοίνωσε πρόσφατα ότι είχε σημειώσει νέο ρεκόρ για τον κβαντικό όγκο, ένα μέτρο της συνολικής απόδοσης.
Οι πρόσφατες εξελίξεις στη φυσική θα μπορούσαν να σημαίνουν σημαντικά ταχύτερους υπολογιστές που οδηγούν σε επανάσταση σε οτιδήποτε, από την ανακάλυψη φαρμάκων μέχρι την κατανόηση των επιπτώσεων της κλιματικής αλλαγής, λένε οι ειδικοί.
Επιστήμονες εντόπισαν και χαρτογράφησαν τα ηλεκτρονικά σπιν σε ένα νέο τύπο τρανζίστορ. Αυτή η έρευνα μπορεί να οδηγήσει σε ταχύτερους υπολογιστές που εκμεταλλεύονται τον φυσικό μαγνητισμό των ηλεκτρονίων αντί μόνο του φορτίου τους. Η ανακάλυψη θα μπορούσε να είναι μέρος μιας επερχόμενης επανάστασης στον τομέα που περιλαμβάνει κβαντικούς υπολογιστές.
"Οι κβαντικοί υπολογιστές επεξεργάζονται πληροφορίες με θεμελιωδώς διαφορετικό τρόπο από τους κλασικούς υπολογιστές, κάτι που τους επιτρέπει να λύνουν προβλήματα που είναι ουσιαστικά άλυτα με τους σημερινούς κλασικούς υπολογιστές, " John Levy, συνιδρυτής και Διευθύνων Σύμβουλος της εταιρείας κβαντικών υπολογιστών Seeqc, είπε σε μια συνέντευξη μέσω email.
"Για παράδειγμα, σε ένα πείραμα που πραγματοποιήθηκε από την Google και τη NASA, τα αποτελέσματα από μια συγκεκριμένη κβαντική εφαρμογή δημιουργήθηκαν σε μικρό αριθμό λεπτών σε σύγκριση με τα εκτιμώμενα 10.000 χρόνια που θα χρειαζόταν ο πιο ισχυρός υπερυπολογιστής στην κόσμος."
Δισδιάστατα υλικά
Σε μια πρόσφατη ανακάλυψη, οι επιστήμονες ερεύνησαν μια νέα περιοχή που ονομάζεται σπιντρονική, η οποία χρησιμοποιεί σπιν ηλεκτρονίων για την εκτέλεση υπολογισμών. Τα τρέχοντα ηλεκτρονικά χρησιμοποιούν το φορτίο ηλεκτρονίων για να κάνουν υπολογισμούς. Αλλά η παρακολούθηση του σπιν των ηλεκτρονίων έχει αποδειχθεί δύσκολη.
Μια ομάδα με επικεφαλής το Τμήμα Επιστήμης Υλικών στο Πανεπιστήμιο της Τσουκούμπα ισχυρίζεται ότι χρησιμοποίησε συντονισμό σπιν ηλεκτρονίων (ESR) για να παρακολουθήσει τον αριθμό και τη θέση των ασύζευκτων περιστροφών που κινούνται μέσω ενός τρανζίστορ δισουλφιδίου μολυβδαινίου. Το ESR χρησιμοποιεί την ίδια φυσική αρχή με τα μηχανήματα μαγνητικής τομογραφίας που δημιουργούν ιατρικές εικόνες.
"Φανταστείτε να δημιουργήσετε μια εφαρμογή κβαντικού υπολογιστή επαρκή για την προσομοίωση της ασφάλειας και της αποτελεσματικότητας των κλινικών δοκιμών φαρμάκων-χωρίς να τις δοκιμάσετε ποτέ σε πραγματικό άτομο."
Για τη μέτρηση του τρανζίστορ, η συσκευή έπρεπε να ψυχθεί στους μόλις 4 βαθμούς πάνω από το απόλυτο μηδέν. "Τα σήματα ESR μετρήθηκαν ταυτόχρονα με τα ρεύματα αποστράγγισης και πύλης", δήλωσε ο καθηγητής Kazuhiro Marumoto, συν-συγγραφέας της μελέτης, σε ένα δελτίο τύπου.
Μια ένωση που ονομάζεται δισουλφίδιο του μολυβδαινίου χρησιμοποιήθηκε επειδή τα άτομά του σχηματίζουν μια σχεδόν επίπεδη δισδιάστατη (2D) δομή. "Οι θεωρητικοί υπολογισμοί προσδιόρισαν περαιτέρω την προέλευση των περιστροφών", είπε η καθηγήτρια Małgorzata Wierzbowska, άλλη συν-συγγραφέας, στο δελτίο ειδήσεων.
Πρόοδος στον Κβαντικό Υπολογισμό
Οι κβαντικοί υπολογιστές είναι ένας άλλος τομέας υπολογιστών που εξελίσσεται γρήγορα. Η Honeywell ανακοίνωσε πρόσφατα ότι είχε σημειώσει νέο ρεκόρ για τον κβαντικό όγκο, ένα μέτρο της συνολικής απόδοσης.
"Αυτή η υψηλή απόδοση, σε συνδυασμό με τη μέτρηση στο μέσο κύκλωμα χαμηλού σφάλματος, παρέχει μοναδικές δυνατότητες με τις οποίες οι προγραμματιστές κβαντικών αλγορίθμων μπορούν να καινοτομήσουν", δήλωσε η εταιρεία στην έκδοση.
Ενώ οι κλασικοί υπολογιστές βασίζονται σε δυαδικά bit (ένα ή μηδενικά), οι κβαντικοί υπολογιστές επεξεργάζονται πληροφορίες μέσω qubits, τα οποία λόγω της κβαντικής μηχανικής, μπορούν να υπάρχουν είτε ως ένα είτε ως μηδέν ή και τα δύο ταυτόχρονα-εκθετικά αυξανόμενη ισχύ επεξεργασίας. είπε ο Levy.
Οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να εκτελέσουν μια σειρά από σημαντικές επιστημονικές και επιχειρηματικές εφαρμογές προβλημάτων που προηγουμένως θεωρούνταν αδύνατες, είπε ο Levy. Τα συνήθη μέτρα ταχύτητας όπως τα megahertz δεν ισχύουν για τους κβαντικούς υπολογιστές.
Το σημαντικό μέρος για τους κβαντικούς υπολογιστές δεν είναι η ταχύτητα με τον τρόπο που σκεφτόμαστε την ταχύτητα με τους παραδοσιακούς υπολογιστές. "Στην πραγματικότητα, αυτές οι συσκευές συχνά λειτουργούν με πολύ υψηλότερες ταχύτητες από τους κβαντικούς υπολογιστές", είπε ο Levy.
"Το θέμα είναι ότι οι κβαντικοί υπολογιστές μπορούν να εκτελέσουν μια σειρά από σημαντικές επιστημονικές και επιχειρηματικές εφαρμογές προβλημάτων που προηγουμένως θεωρούνταν αδύνατες."
Εάν οι κβαντικοί υπολογιστές γίνουν ποτέ πρακτικοί, οι τρόποι με τους οποίους η τεχνολογία θα μπορούσε να επηρεάσει τη ζωή των ατόμων μέσω έρευνας και ανακάλυψης είναι ατελείωτοι, είπε ο Levy.
"Φανταστείτε να δημιουργήσετε μια εφαρμογή κβαντικού υπολογιστή επαρκή για την προσομοίωση της ασφάλειας και της αποτελεσματικότητας των κλινικών δοκιμών φαρμάκων-χωρίς να τις δοκιμάσετε ποτέ σε πραγματικό άτομο", είπε.
"Ή ακόμα και μια εφαρμογή κβαντικού υπολογιστή που μπορεί να προσομοιώσει ολόκληρα μοντέλα οικοσυστήματος, βοηθώντας μας να διαχειριστούμε καλύτερα και να καταπολεμήσουμε τις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής."
Κβαντικοί υπολογιστές πρώιμου σταδίου υπάρχουν ήδη, αλλά οι ερευνητές αγωνίζονται να βρουν μια πρακτική χρήση τους. Ο Levy είπε ότι η Seeqc σχεδιάζει να παραδώσει εντός τριών ετών «μια κβαντική αρχιτεκτονική που θα βασίζεται σε προβλήματα του πραγματικού κόσμου και θα έχει τη δυνατότητα να κλιμακώνεται για να καλύψει τις ανάγκες των επιχειρήσεων."
Οι κβαντικοί υπολογιστές δεν θα είναι διαθέσιμοι για τον μέσο χρήστη για χρόνια, είπε ο Levy. "Αλλά οι επιχειρηματικές εφαρμογές για την τεχνολογία γίνονται ήδη εμφανείς σε βιομηχανίες έντασης δεδομένων, όπως η φαρμακευτική ανάπτυξη, η βελτιστοποίηση logistics και η κβαντική χημεία", πρόσθεσε.
