Atslēgas līdzņemšanai
- Praktisku kvantu datoru izveide varētu būt atkarīga no tā, vai atrast labākus veidus, kā izmantot supravadošus materiālus, kuriem nav elektriskās pretestības.
- Pētnieki Oak Ridge National Laboratory ir atklājuši metodi, kā ārkārtīgi precīzi atrast saistītos elektronus.
- Supravadošie kvantu datori pašlaik procesora izmēra ziņā pārspēj konkurējošās tehnoloģijas.
Drīzumā varētu parādīties praktiski kvantu datori, kas būtiski ietekmēs visu, sākot no zāļu atklāšanas līdz koda laušanai.
Solī ceļā uz labāku kvantu iekārtu izveidi Oak Ridge National Laboratory pētnieki nesen izmērīja elektrisko strāvu starp atomiski asu metāla galu un supravadītāju. Šī jaunā metode var atrast saistītus elektronus ar ārkārtīgi precīzu kustību, kas varētu palīdzēt atklāt jauna veida supravadītājus, kuriem nav elektriskās pretestības.
"Supravadošās shēmas ir pašreizējās vadošās aparatūras kvantu bitu (kubitu) un kvantu vārtu izveides līderis," e-pastā Lifewire sacīja Tobijs Kubits, Phasecraft, uzņēmuma, kas veido kvantu lietojumprogrammu algoritmus, direktors. intervija. "Supravadošie kubiti ir cietvielu elektriskās ķēdes, kuras var izstrādāt ar augstu precizitāti un elastību."
Spoki darbība
Kvantu datori izmanto to, ka elektroni var pārlēkt no vienas sistēmas uz otru caur kosmosu, izmantojot kvantu fizikas noslēpumainās īpašības. Ja elektrons savienojas pārī ar citu elektronu tieši tajā vietā, kur satiekas metāls un supravadītājs, tas varētu izveidot tā saukto Kūpera pāri. Supravadītājs metālā izdala arī cita veida daļiņas, kas pazīstamas kā Andrejeva atspulgs. Pētnieki meklēja šos Andrejeva atspulgus, lai atklātu Kūpera pārus.
Alto Universitāte / Hosē Lado
Oak Ridge zinātnieki izmērīja elektrisko strāvu starp atomiski asu metāla galu un supravadītāju. Šī pieeja ļauj viņiem noteikt Andrejeva atstarošanas apjomu, kas atgriežas supravadītājā.
Šis paņēmiens izveido jaunu kritiski svarīgu metodoloģiju, lai izprastu eksotisku supravadītāju veidu iekšējo kvantu struktūru, kas pazīstama kā netradicionālie supravadītāji, kas, iespējams, ļauj mums risināt dažādas atklātas problēmas kvantu materiālos, sacīja Hosē Lado, profesors A alto universitāte, kas sniedza teorētisku atbalstu pētījumam, teikts ziņu izlaidumā.
Igors Začarovs, Maskavas Skoltech Kvantu informācijas apstrādes laboratorijas vecākais pētnieks e-pastā Lifewire pastāstīja, ka supravadītājs ir vielas stāvoklis, kurā elektroni nezaudē enerģiju, izkliedējoties uz kodoliem, veicot elektriskā strāva un elektriskā strāva var plūst nepārtraukti.
"Lai gan elektroniem vai kodoliem ir kvantu stāvokļi, kurus var izmantot aprēķiniem, supravadītāja strāva darbojas kā makrokvantu vienība ar kvantu īpašībām," viņš piebilda. "Tāpēc mēs atgūstam situāciju, kad makro vielas stāvokli var izmantot, lai organizētu informācijas apstrādi, kamēr tam ir acīmredzami kvantu efekti, kas var dot tai skaitļošanas priekšrocības."
Viens no mūsdienu lielākajiem izaicinājumiem kvantu skaitļošanā ir saistīts ar to, kā mēs varam panākt, lai supravadītāji darbotos vēl labāk.
Supravadītāja nākotne
Supravadošie kvantu datori pašlaik procesora izmēra ziņā pārspēj konkurējošās tehnoloģijas, sacīja Kubits. Google 2019. gadā demonstrēja tā saukto "kvantu pārākumu" 53 kubitu supravadītājā ierīcē. IBM nesen laida klajā kvantu datoru ar 127 supravadošiem kubitiem, un Rigetti ir paziņojis par 80 kubitu supravadītāju mikroshēmu.
"Visiem kvantu aparatūras uzņēmumiem ir vērienīgi ceļveži, lai tuvākajā nākotnē paplašinātu savus datorus," piebilda Kubits. "To veicināja virkne sasniegumu inženierzinātnēs, kas ļāvuši izstrādāt sarežģītākus kubitu dizainus un optimizāciju. Lielākais izaicinājums šai konkrētajai tehnoloģijai ir vārtu kvalitātes uzlabošana, t.i., procesora precizitātes uzlabošana. var manipulēt ar informāciju un veikt aprēķinus."
Labāki supravadītāji var būt galvenais, lai izveidotu praktiskus kvantu datorus. Kvantu skaitļošanas uzņēmuma Q-CTRL izpilddirektors Maikls Biercuks e-pasta intervijā sacīja, ka lielākajā daļā pašreizējo kvantu skaitļošanas sistēmu tiek izmantoti niobija sakausējumi un alumīnijs, kuros supravadītspēja tika atklāta 1950. un 1960. gados.
"Viens no mūsdienu lielākajiem izaicinājumiem kvantu skaitļošanā ir saistīts ar to, kā mēs varam panākt, lai supravadītāji darbotos vēl labāk," piebilda Biercuk. "Piemēram, piemaisījumi nogulsnēto metālu ķīmiskajā sastāvā vai struktūrā var izraisīt trokšņa avotus un veiktspējas pasliktināšanos kvantu datoros - tie noved pie procesiem, kas pazīstami kā dekoherence, kurā tiek zaudēts sistēmas kvantums."
Kvantu skaitļošanai ir nepieciešams smalks līdzsvars starp kubitu kvalitāti un kubitu skaitu, skaidroja Zaharovs. Katru reizi, kad kubits mijiedarbojas ar vidi, piemēram, saņem signālus “programmēšanai”, tas var zaudēt savu sapinušo stāvokli.
"Lai gan mēs redzam nelielus sasniegumus katrā no norādītajiem tehnoloģiju virzieniem, to apvienošana labā darba ierīcē joprojām ir nenotverama," viņš piebilda.
Kvantu skaitļošanas “Svētais Grāls” ir ierīce ar simtiem kubitu un zemu kļūdu līmeni. Zinātnieki nevar vienoties par to, kā viņi sasniegs šo mērķi, taču viena no iespējamām atbildēm ir supravadītāju izmantošana.
"Pieaugošais kubitu skaits silīcija supravadītājā ierīcē uzsver nepieciešamību pēc milzīgām dzesēšanas iekārtām, kas spēj vadīt lielus darbības apjomus tuvu absolūtai nulles temperatūrai," sacīja Zaharovs.
