Sleutel wegneemetes
- Nuwe navorsing het 'n manier ontdek om kwantumstukke met kristalle te maak.
- Die ontdekking kan help om die potensiaal van die kwantumrekenaar-rewolusie te ontketen.
- Maar kenners sê dat jy nie moet verwag dat kwantumrekenaars binnekort jou skootrekenaar sal vervang nie.
Fisici ontgin die vreemde maniere waarop atome met mekaar in wisselwerking is om kwantumrekenaars te bou.
Atoomdefekte in sommige kristalle kan help om die potensiaal van die kwantumrekenaarrevolusie te ontketen, volgens ontdekkings wat deur navorsers van die Noordoostelike Universiteit gemaak is. Die wetenskaplikes het gesê hulle het 'n nuwe manier ontdek om 'n kwantumbietjie te maak deur die kristalle te gebruik. Vooruitgang in kwantumtegnologieë, wat die eienskappe van kwantumfisika genaamd verstrengeling ontplooi, kan kragtiger en energiedoeltreffender toestelle moontlik maak.
"Verstrengeling is 'n fancy woord vir die skep van 'n verhouding tussen deeltjies wat hulle laat optree asof hulle aan mekaar gebind is," het Vincent Berk, CRO & CSO van die kwantumrekenaarmaatskappy Quantum Xchange in 'n e-posonderhoud aan Lifewire gesê.
"Hierdie verhouding is spesiaal deurdat dit aksies op een deeltjie toelaat om 'n effek op 'n ander te hê. Dit is presies waar die krag van berekening inkom: wanneer die toestand van een ding die toestand van 'n ander kan verander of beïnvloed Trouens, op grond van hierdie mal verstrengelingsbinding is ons in staat om al die moontlike uitkomste van 'n berekening in net 'n paar deeltjies voor te stel."
Quantum Bits
Navorsers het in 'n onlangse referaat in Nature verduidelik dat defekte in 'n spesifieke klas materiale, spesifiek tweedimensionele oorgangsmetaal-dikalkogeniede, die atoomeienskappe bevat om 'n kwantumbietjie te maak, of qubit vir kort, wat die gebou is blok vir kwantumtegnologieë.
"As ons kan leer hoe om qubits in hierdie tweedimensionele matriks te skep, is dit 'n groot, groot ding," het Arun Bansil, 'n fisika-professor by Northeastern en mede-outeur van die koerant, in die nuus gesê vrystelling.
Bansil en sy kollegas het deur honderde verskillende materiaalkombinasies gesif om diegene te vind wat 'n qubit kan huisves deur gevorderde rekenaaralgoritmes te gebruik.
"Toe ons na baie van hierdie materiale gekyk het, het ons uiteindelik net 'n handjievol lewensvatbare defekte gevind - omtrent 'n dosyn of so," het Bansil gesê. "Beide die materiaal en tipe defek is hier belangrik, want in beginsel is daar baie tipes defekte wat in enige materiaal geskep kan word."
'n Kritiese bevinding is dat die sogenaamde "antisite"-defek in films van die twee-dimensionele oorgangsmetaal dichalcogenides iets wat "spin" genoem word, saam met dit dra. Spin, ook genoem hoekmomentum, beskryf 'n fundamentele eienskap van elektrone wat in een van twee potensiële toestande gedefinieer word: op of af, het Bansil gesê.
Een fundamentele beginsel van kwantummeganika is dat dinge soos – atome, elektrone, fotone – voortdurend in 'n mindere of meerdere mate interaksie het, het Mark Mattingley-Scott, Besturende Direkteur EMEA by die kwantumrekenaarmaatskappy Quantum Brilliance, gesê in 'n e-pos.
As ons kan leer hoe om qubits in hierdie tweedimensionele matriks te skep, is dit 'n groot, groot saak.
"Kwantumrekenaars ontgin hierdie interafhanklikheid tussen qubits, wat in wese die eenvoudigste moontlike kwantummeganiese stelsel is, om die aantal oplossings wat ons parallel kan verken wanneer ons 'n kwantumprogram bestuur drasties te vermeerder," het hy bygevoeg.
Kwantumsprong
Ondanks die onlangse deurbraak in qubits, moenie verwag dat kwantumrekenaars binnekort jou skootrekenaar sal vervang nie. Navorsers ken steeds nie die beste fisiese stelsel om’n kwantumrekenaar te bou nie, het Michael Raymer,’n fisikaprofessor aan die Universiteit van Oregon wat kwantumrekenaarkunde bestudeer, in’n e-pos aan Lifewire gesê.
"Dit is waarskynlik dat daar in die volgende dekade geen grootskaalse universele QC sal wees wat enige goed gestelde kwantumprobleem kan oplos nie," het Raymer gesê. "Dus, mense bou prototipes deur verskillende materiaal 'platforms' te gebruik."
Sommige van die mees gevorderde prototipes gebruik vasgevang ione, insluitend dié wat deur maatskappye soos ionQ en Quantinuum gebou is. "Dit het die voordeel dat alle atome van 'n enkele tipe (sê natrium) streng identies is, 'n baie nuttige eienskap," het Raymer gesê.
Toekomstige toepassings vir kwantumberekening is onbeperk, sê boosters.
"Om hierdie vraag te beantwoord is soortgelyk aan die beantwoording van dieselfde vraag oor digitale rekenaars in die 1960's," het Raymer gesê. "Niemand het destyds die antwoord korrek voorspel nie, en niemand kan dit nou doen nie. Maar die wetenskaplike gemeenskap het die volste vertroue dat, as die tegnologie slaag, dit net so impakvol sal wees as die halfgeleierrevolusie van die 1990's-2000's."
