Klíčové poznatky
- Výzkumníci tvrdí, že použití dvourozměrných materiálů by mohlo vést k rychlejším počítačům.
- Tento objev by mohl být součástí nadcházející revoluce v oboru, který zahrnuje kvantové počítače.
- Honeywell nedávno oznámil, že vytvořil nový rekord pro kvantový objem, měřítko celkového výkonu.
Nedávné pokroky ve fyzice by mohly znamenat výrazně rychlejší počítače, které by vedly k revoluci ve všem, od objevování léků po pochopení účinků změny klimatu, říkají odborníci.
Vědci detekovali a zmapovali elektronické spiny v novém typu tranzistoru. Tento výzkum může vést k rychlejším počítačům, které využívají přirozeného magnetismu elektronů namísto pouhého jejich náboje. Objev by mohl být součástí nadcházející revoluce v oboru, který zahrnuje kvantové počítače.
„Kvantové počítače zpracovávají informace zásadně odlišným způsobem než klasické počítače, což jim umožňuje řešit problémy, které jsou s dnešními klasickými počítači prakticky neřešitelné,“John Levy, spoluzakladatel a generální ředitel společnosti zabývající se kvantovými počítači Seeqc, řekl v e-mailovém rozhovoru.
"Například v experimentu provedeném společností Google a NASA byly výsledky konkrétní kvantové aplikace generovány za malý počet minut ve srovnání s odhadovanými 10 000 lety, které by trvalo nejvýkonnějšímu superpočítači v svět."
Dvourozměrné materiály
V nedávném objevu vědci zkoumali novou oblast zvanou spintronika, která využívá spin elektronů k provádění výpočtů. Současná elektronika využívá elektronový náboj k výpočtům. Ale sledování rotace elektronů se ukázalo jako obtížné.
Tým vedený Division of Materials Science na University of Tsukuba tvrdí, že použil elektronovou spinovou rezonanci (ESR) ke sledování počtu a umístění nepárových spinů pohybujících se přes tranzistor s disulfidem molybdenu. ESR využívá stejný fyzikální princip jako přístroje MRI, které vytvářejí lékařské snímky.
„Představte si, že vytvoříte kvantovou počítačovou aplikaci dostatečnou k simulaci bezpečnosti a účinnosti klinických studií léků – aniž byste je kdy testovali na skutečné osobě.“
Pro měření tranzistoru muselo být zařízení ochlazeno na pouhé 4 stupně nad absolutní nulou. "Signály ESR byly měřeny současně s odtokovými a hradlovými proudy," uvedl v tiskové zprávě profesor Kazuhiro Marumoto, spoluautor studie.
Byla použita sloučenina zvaná disulfid molybdenu, protože její atomy tvoří téměř plochou dvourozměrnou (2D) strukturu. "Teoretické výpočty dále identifikovaly původ spinů," řekla v tiskové zprávě profesorka Małgorzata Wierzbowska, další spoluautorka.
Pokroky v kvantovém počítání
Kvantová výpočetní technika je další oblastí výpočetní techniky, která se rychle rozvíjí. Honeywell nedávno oznámil, že vytvořil nový rekord pro kvantový objem, měřítko celkového výkonu.
„Tento vysoký výkon v kombinaci s měřením středního obvodu s nízkou chybovostí poskytuje jedinečné možnosti, s nimiž mohou vývojáři kvantových algoritmů inovovat,“uvedla společnost ve vydání.
Zatímco klasické počítače spoléhají na binární bity (jedničky nebo nuly), kvantové počítače zpracovávají informace prostřednictvím qubitů, které díky kvantové mechanice mohou existovat buď jako jednička, nula nebo obojí, a to ve stejnou dobu, což exponenciálně zvyšuje výpočetní výkon, Levy řekl.
Kvantové počítače mohou provozovat řadu významných vědeckých a obchodních problémových aplikací, které se dříve považovaly za nemožné, řekl Levy. Obvyklá měření rychlosti, jako je megahertz, neplatí pro kvantové výpočty.
Důležitá část o kvantových počítačích není o rychlosti tak, jak o rychlosti uvažujeme u tradičních počítačů. "Ve skutečnosti tato zařízení často pracují při mnohem vyšších rychlostech než kvantové počítače," řekl Levy.
"Jde o to, že kvantové počítače mohou provozovat řadu důležitých vědeckých a obchodních problémových aplikací, o kterých se dříve myslelo, že jsou nemožné."
Pokud se kvantové počítače někdy stanou praktickými, způsoby, jakými by tato technologie mohla ovlivnit životy jednotlivců prostřednictvím výzkumu a objevů, jsou nekonečné, řekl Levy.
„Představte si, že vytvoříte kvantovou počítačovou aplikaci dostatečnou k simulaci bezpečnosti a účinnosti klinických zkoušek léků – aniž byste je kdy testovali na skutečné osobě,“řekl.
"Nebo dokonce kvantovou počítačovou aplikaci, která dokáže simulovat celé modely ekosystémů, což nám pomáhá lépe zvládat dopady změny klimatu a bojovat s nimi."
Kvantové počítače v rané fázi již existují, ale výzkumníci se snaží najít pro ně praktické využití. Levy řekl, že Seeqc plánuje do tří let dodat „kvantovou architekturu, která je postavena na skutečných problémech a má schopnost škálovat, aby vyhovovala potřebám podniků."
Kvantové počítače nebudou pro průměrného uživatele dostupné roky, řekl Levy. "Obchodní aplikace této technologie se však již projevují v odvětvích náročných na data, jako je farmaceutický vývoj, optimalizace logistiky a kvantová chemie," dodal.
