Ключови изводи
- Простите механични устройства вдъхновиха скорошен напредък в квантовите изчисления.
- Изследователи от Станфорд изобретиха компютърна техника, използваща акустични устройства, които използват движението.
- Квантовото изчисление постигна значителен напредък през последните години, най-вече с демонстрацията на така нареченото квантово надмощие.
Агнета Клеланд
Практичните квантови компютри може да са една стъпка по-близо до реалността благодарение на нови изследвания, вдъхновени от прости механични устройства.
Изследователи от Станфордския университет твърдят, че са разработили критично експериментално устройство за бъдещи технологии, базирани на квантовата физика. Техниката включва акустични инструменти, които използват движението, като например осцилатора, който измерва движението в телефоните. Това е част от нарастващите усилия да се използват странните сили на квантовата механика за изчисления.
„Докато много компании експериментират с квантово изчисление днес, практическите приложения отвъд проектите за „доказателство на концепцията“вероятно са след 2-3 години“, каза Ювал Богер, главен маркетинг директор на компанията за квантови изчисления Classiq, пред Lifewire през интервю по имейл. „През тези години ще бъдат въведени по-големи и по-способни компютри и ще бъдат възприети софтуерни платформи, които позволяват да се възползват от тези предстоящи машини."
Ролята на механичните системи в квантовите изчисления
Изследователите от Станфорд се опитват да сведат предимствата на механичните системи до квантовия мащаб. Според скорошното им проучване, публикувано в списанието Nature, те са постигнали тази цел, като са съединили малки осцилатори с верига, която може да съхранява и обработва енергия в кубит или квантов „бит“информация. Кубитите генерират квантово-механични ефекти, които могат да захранват напреднали компютри.
Начинът, по който реалността работи на квантово механично ниво, е много различен от нашия макроскопичен опит за света.
"С това устройство ние показахме важна следваща стъпка в опитите за изграждане на квантови компютри и други полезни квантови устройства, базирани на механични системи", каза Амир Сафави-Наейни, старши автор на доклада, в съобщение за новини. „Ние по същество се стремим да изградим „механични квантово-механични“системи.“
Създаването на малките механични устройства отне много работа. Екипът трябваше да направи хардуерни компоненти с нанометрова резолюция и да ги постави на два силициеви компютърни чипа. След това изследователите направиха нещо като сандвич, който слепи двата чипа заедно, така че елементите на долния чип да са обърнати към тези в горната половина.
Долният чип има алуминиева свръхпроводяща верига, която формира кубита на устройството. Изпращането на микровълнови импулси в тази верига генерира фотони (частици светлина), които кодират qubit информация в машината.
За разлика от конвенционалните електрически устройства, които съхраняват битове като напрежения, представляващи 0 или 1, кубитите в квантово-механичните устройства могат също да представляват комбинации от 0 и 1 едновременно. Феноменът, известен като суперпозиция, позволява на квантовата система да излезе в множество квантови състояния наведнъж, докато системата бъде измерена.
"Начинът, по който реалността работи на квантово-механично ниво, е много различен от нашето макроскопично преживяване на света", каза Сафави-Наейни.
Агнета Клеланд
Напредък в квантовите изчисления
Квантовата технология напредва бързо, но има препятствия, които трябва да се преодолеят, преди да е готова за практически приложения, каза Итамар Сиван, главен изпълнителен директор на Quantum Machines, пред Lifewire в интервю по имейл.
"Квантовото изчисление е може би най-предизвикателната лунна снимка, с която ние като общество сме заети в момента", каза Сиван. „За да стане практично, ще са необходими значителен напредък и пробиви в множество слоеве на квантовия изчислителен стек.“
В момента квантовите компютри са преследвани от шум, което означава, че с течение на времето кюбитите стават толкова шумни, че нямаме начин да разберем данните, които се намират върху тях, и те стават безполезни, Зак Ромашко, инженер от компанията Universal Quantum каза в имейл.
"На практика това означава, че алгоритмите за квантовите компютри са ограничени само до малко време или брой операции преди повреда", каза Ромаско. „Не е ясно дали този шумен режим може да доведе до практически резултати, въпреки че няколко изследователи смятат, че симулирането на основни химикали е постижимо.“
Квантовото изчисление постигна значителен напредък през последните години, най-вече с демонстрацията на така нареченото „квантово превъзходство“, при което квантов компютър извърши операция, която според авторите би отнела на обикновена машина около 10 000 години за завършване. „Имаше известен дебат относно това дали един обикновен компютър би отнел толкова време, но все пак това е забележителна демонстрация“, каза Ромашко.
След като техническите пречки бъдат решени, Сиван прогнозира, че до няколко години квантовите изчисления ще започнат да оказват значително влияние върху всичко - от криптографията до откриването на ваксина.„Представете си колко различна би била пандемията Covid-19, ако квантовите компютри можеха да помогнат за откриването на ваксина за част от времето“, каза той.
