Ключови изводи
- Нови изследвания разкриха начин за създаване на квантови битове с помощта на кристали.
- Откритието може да помогне за разгръщането на потенциала на революцията в квантовите изчисления.
- Но експертите казват, че не трябва да очаквате квантовите компютри да заменят лаптопа ви скоро.
Физиците използват странните начини, по които атомите взаимодействат помежду си, за да изградят квантови компютри.
Атомните дефекти в някои кристали може да помогнат за разгръщането на потенциала на революцията на квантовите изчисления, според открития, направени от изследователи от Североизточния университет. Учените казаха, че са открили нов начин да направят квантов бит с помощта на кристалите. Напредъкът в квантовите технологии, който използва свойствата на квантовата физика, наречени заплитане, може да позволи създаването на по-мощни и енергийно ефективни устройства.
„Заплитането е фантастична дума за създаване на връзка между частиците, която ги кара да се държат като свързани заедно,“Винсент Берк, CRO & CSO от компанията за квантови изчисления Quantum Xchange каза пред Lifewire в имейл интервю.
"Тази връзка е специална с това, че позволява действията върху една частица да имат ефект върху друга. Точно тук идва силата на изчислението: когато състоянието на едно нещо може да се промени или да повлияе на състоянието на друго. Всъщност, въз основа на тази луда връзка на заплитане, ние сме в състояние да представим всички възможни резултати от едно изчисление само с няколко частици."
Квантови битове
Изследователи обясниха в скорошен документ в Nature, че дефектите в определен клас материали, по-специално двумерните дихалкогениди на преходните метали, съдържат атомните свойства, за да направят квантов бит или накратко кубит, което е сградата блок за квантови технологии.
"Ако можем да се научим как да създаваме кубити в тази двуизмерна матрица, това е голяма, голяма работа", каза Арун Бансил, професор по физика в Northeastern и съавтор на статията, в новините освобождаване.
Бансил и колегите му пресяха стотици различни комбинации от материали, за да открият онези, които могат да хостват кюбит, използвайки усъвършенствани компютърни алгоритми.
"Когато разгледахме много от тези материали, в крайна сметка открихме само шепа жизнеспособни дефекти - около дузина или нещо такова", каза Бансил. „И материалът, и видът на дефекта са важни тук, защото по принцип има много видове дефекти, които могат да бъдат създадени във всеки материал.“
Критично откритие е, че така нареченият "антисайтов" дефект във филмите на двуизмерните дихалкогениди на преходния метал носи нещо, наречено "завъртане" със себе си. Спинът, наричан още ъглов импулс, описва фундаментално свойство на електроните, дефинирани в едно от двете потенциални състояния: нагоре или надолу, каза Бансил.
Един фундаментален принцип на квантовата механика е, че неща като – атоми, електрони, фотони – постоянно си взаимодействат в по-голяма или по-малка степен, Марк Матингли-Скот, управляващ директор за Европа, Близкия изток и Африка в компанията за квантови изчисления Quantum Brilliance, каза в имейл.
Ако можем да научим как да създаваме кубити в тази двуизмерна матрица, това е голяма, голяма работа.
„Квантовите компютри използват тази взаимозависимост между кубитите, които по същество са възможно най-простата квантово-механична система, за да увеличат драстично броя на решенията, които можем да изследваме паралелно, когато изпълняваме квантова програма“, добави той.йени
Квантов скок
Въпреки скорошния пробив в кюбитите, не очаквайте квантовите компютри да заменят лаптопа ви скоро. Изследователите все още не знаят коя е най-добрата физическа система за изграждане на квантов компютър, каза Майкъл Реймър, професор по физика в Университета на Орегон, който изучава квантовите изчисления, пред Lifewire в имейл.
"Вероятно през следващото десетилетие няма да има широкомащабна универсална QC, която да може да реши всеки добре поставен квантов проблем", каза Реймър. „И така, хората изграждат прототипи, използвайки различни материални „платформи“.“
Някои от най-модерните прототипи използват уловени йони, включително тези, създадени от компании като ionQ и Quantinuum. „Те имат предимството, че всички атоми от един тип (да речем натрий) са абсолютно идентични, изключително полезно свойство“, каза Реймър.
Бъдещите приложения за квантово изчисление са неограничени, казват бустери.
"Отговорът на този въпрос е подобен на отговора на същия въпрос за цифровите компютри през 60-те години на миналия век", каза Реймър. „Никой не е предвидил правилно отговора тогава и никой не може да го направи сега. Но научната общност е напълно уверена, че ако технологията успее, тя ще бъде също толкова въздействаща, колкото революцията на полупроводниците от 1990-те и 2000-те години."
