Klíčové poznatky
- Nový výzkum odhalil způsob, jak vyrobit kvantové bity pomocí krystalů.
- Tento objev by mohl pomoci uvolnit potenciál kvantové počítačové revoluce.
- Odborníci ale říkají, že byste neměli očekávat, že kvantové počítače v dohledné době nahradí váš notebook.
Fyzici využívají podivné způsoby vzájemné interakce atomů ke stavbě kvantových počítačů.
Atomové defekty v některých krystalech mohou podle objevů vědců z Northeastern University pomoci uvolnit potenciál kvantové počítačové revoluce. Vědci uvedli, že objevili nový způsob, jak vyrobit kvantový bit pomocí krystalů. Pokroky v kvantových technologiích, které využívají vlastnosti kvantové fyziky zvané zapletení, by mohly umožnit výkonnější a energeticky účinnější zařízení.
„Zapletení je famózní slovo pro vytvoření vztahu mezi částicemi, díky kterému se chovají, jako by byly spojeny dohromady,“řekl Vincent Berk, CRO a CSO z kvantové výpočetní společnosti Quantum Xchange v e-mailovém rozhovoru pro Lifewire.
"Tento vztah je zvláštní v tom, že umožňuje působení jedné částice na jinou. To je přesně místo, kde přichází na řadu výpočetní síla: když stav jedné věci může změnit nebo ovlivnit stav jiné Ve skutečnosti jsme na základě tohoto šíleného zapleteného svazku schopni reprezentovat všechny možné výsledky výpočtu v několika částicích."
Kvantové bity
Výzkumníci v nedávném článku v Nature vysvětlili, že defekty v určité třídě materiálů, konkrétně dvourozměrných dichalkogenidech přechodných kovů, obsahovaly atomové vlastnosti, aby vytvořily kvantový bit nebo zkráceně qubit, což je stavba blok pro kvantové technologie.
„Pokud se dokážeme naučit, jak vytvářet qubity v této dvourozměrné matici, je to velký, velký problém,“řekl ve zprávách Arun Bansil, profesor fyziky na Northeastern a spoluautor článku. uvolnit.
Bansil a jeho kolegové prosávali stovky různých kombinací materiálů, aby našli ty, které jsou schopny hostovat qubit pomocí pokročilých počítačových algoritmů.
"Když jsme se podívali na spoustu těchto materiálů, nakonec jsme našli jen hrstku životaschopných defektů - asi tucet," řekl Bansil. "Tady je důležitý jak materiál, tak typ defektu, protože v zásadě existuje mnoho typů defektů, které lze vytvořit v jakémkoli materiálu."
Kritickým zjištěním je, že takzvaný "antisite" defekt ve filmech dvourozměrných dichalkogenidů přechodných kovů s sebou nese něco, čemu se říká "spin". Spin, také nazývaný úhlová hybnost, popisuje základní vlastnost elektronů definovaných v jednom ze dvou potenciálních stavů: nahoru nebo dolů, řekl Bansil.
Jedním základním principem kvantové mechaniky je, že věci jako – atomy, elektrony, fotony – neustále ve větší či menší míře interagují, řekl Mark Mattingley-Scott, výkonný ředitel EMEA ve společnosti Quantum Brilliance zabývající se kvantovými počítači. email.
Pokud se dokážeme naučit vytvářet qubity v této dvourozměrné matici, je to velký, velký problém.
„Kvantové počítače využívají tuto vzájemnou závislost mezi qubity, které jsou v podstatě nejjednodušším možným kvantově mechanickým systémem, k drastickému zvýšení počtu řešení, která můžeme paralelně zkoumat, když spustíme kvantový program,“dodal.
Quantum Leap
Navzdory nedávnému průlomu v oblasti qubitů neočekávejte, že kvantové počítače v dohledné době nahradí váš notebook. Výzkumníci stále neznají nejlepší fyzikální systém pro stavbu kvantového počítače, řekl v e-mailu Lifewire Michael Raymer, profesor fyziky na University of Oregon, který studuje kvantové výpočty.
„Je pravděpodobné, že v příštím desetiletí nebude existovat žádné rozsáhlé univerzální QC, které by dokázalo vyřešit jakýkoli dobře položený kvantový problém,“řekl Raymer. "Takže lidé staví prototypy pomocí různých materiálových 'platforem'."
Některé z nejpokročilejších prototypů využívají zachycené ionty, včetně těch, které vyrobily společnosti jako ionQ a Quantinuum. "Tyto mají výhodu, že všechny atomy jednoho typu (řekněme sodík) jsou přísně identické, což je vysoce užitečná vlastnost," řekl Raymer.
Budoucí aplikace pro kvantové výpočty jsou neomezené, říkají boostery.
"Odpověď na tuto otázku je podobná odpovědi na stejnou otázku o digitálních počítačích v 60. letech," řekl Raymer. "Nikdo správně nepředpověděl odpověď tehdy a nikdo to nemůže udělat ani nyní. Ale vědecká komunita má plnou důvěru, že pokud technologie uspěje, bude mít stejný dopad jako polovodičová revoluce v 90. a 2000. letech 20. století.""
