Atslēgas līdzņemšanai
- Vienkāršas mehāniskās ierīces iedvesmoja nesenu progresu kvantu skaitļošanā.
- Stenfordas pētnieki izgudroja skaitļošanas tehniku, izmantojot akustiskās ierīces, kas izmanto kustību.
- Kvantu skaitļošana pēdējos gados ir guvusi ievērojamu progresu, jo īpaši ar tā sauktās kvantu pārākuma demonstrāciju.
Agnetta Klīlenda
Praktiskie kvantu datori var būt soli tuvāk realitātei, pateicoties jauniem pētījumiem, kuru pamatā ir vienkāršas mehāniskas ierīces.
Stenfordas universitātes pētnieki apgalvo, ka ir izstrādājuši kritisku eksperimentālu ierīci nākotnes kvantu fizikas tehnoloģijām. Šī tehnika ietver akustiskus instrumentus, kas izmanto kustību, piemēram, oscilatoru, kas mēra kustību tālruņos. Tā ir daļa no pieaugošajiem centieniem izmantot kvantu mehānikas dīvainās spējas skaitļošanā.
"Lai gan daudzi uzņēmumi šodien eksperimentē ar kvantu skaitļošanu, praktiskie pielietojumi ārpus "koncepcijas pierādījuma" projektiem, iespējams, būs 2–3 gadu attālumā, " Lifewire stāstīja kvantu skaitļošanas uzņēmuma Classiq mārketinga vadītājs Juvals Bogers. e-pasta intervija. "Šo gadu laikā tiks ieviesti lielāki un jaudīgāki datori, un tiks pieņemtas programmatūras platformas, kas ļaus izmantot šīs topošās mašīnas."
Mehānisko sistēmu loma kvantu skaitļošanā
Stenfordas pētnieki cenšas samazināt mehānisko sistēmu priekšrocības līdz kvantu mērogam. Saskaņā ar viņu neseno pētījumu, kas publicēts žurnālā Nature, viņi sasniedza šo mērķi, savienojot mazus oscilatorus ar ķēdi, kas var uzglabāt un apstrādāt enerģiju kubītā vai kvantu informācijas "bitā". Kubiti rada kvantu mehāniskus efektus, kas varētu darbināt progresīvus datorus.
Tas, kā realitāte darbojas kvantu mehāniskajā līmenī, ļoti atšķiras no mūsu makroskopiskās pasaules pieredzes.
"Izmantojot šo ierīci, mēs esam parādījuši svarīgu nākamo soli, mēģinot izveidot kvantu datorus un citas noderīgas kvantu ierīces, kuru pamatā ir mehāniskās sistēmas," sacīja raksta vecākais autors Amirs Safavi-Naeini. ziņu izlaidums. "Mēs būtībā vēlamies izveidot" mehāniskās kvantu mehāniskās" sistēmas."
Sīko mehānisko ierīču izgatavošana prasīja daudz darba. Komandai bija jāizgatavo aparatūras komponenti ar nanometru mēroga izšķirtspēju un jāievieto divās silīcija datoru mikroshēmās. Pēc tam pētnieki izveidoja sava veida sviestmaizi, kas savienoja abas mikroshēmas kopā, tāpēc elementi apakšējā daļā bija vērsti pret tiem, kas atrodas augšējā pusē.
Apakšējā mikroshēmā ir alumīnija supravadītāja ķēde, kas veido ierīces kubitu. Sūtot mikroviļņu impulsus šajā ķēdē, tiek ģenerēti fotoni (gaismas daļiņas), kas iekārtā kodē kubitu informācijas.
Atšķirībā no tradicionālajām elektriskām ierīcēm, kas uzglabā bitus kā spriegumus, kas apzīmē vai nu 0, vai 1, kvantu mehāniskajās ierīcēs kubiti var vienlaikus attēlot arī 0 un 1 kombinācijas. Parādība, kas pazīstama kā superpozīcija, ļauj kvantu sistēmai iziet vairākos kvantu stāvokļos vienlaikus, līdz sistēma tiek izmērīta.
"Tas, kā realitāte darbojas kvantu mehāniskajā līmenī, ļoti atšķiras no mūsu makroskopiskās pasaules pieredzes," sacīja Safavi-Naeini.
Agnetta Klīlenda
Progress kvantu skaitļošanā
Kvantu tehnoloģija strauji attīstās, tomēr ir jānovērš šķēršļi, pirms tā ir gatava praktiskai lietošanai, e-pasta intervijā Lifewire sacīja Quantum Machines izpilddirektors Itamars Sivans.
"Kvantu skaitļošana, iespējams, ir vissarežģītākā mēnessērga, ar ko mēs kā sabiedrība šobrīd nodarbojamies," sacīja Sivans. "Lai tas kļūtu praktisks, būs nepieciešams ievērojams progress un sasniegumi vairākos kvantu skaitļošanas steka slāņos."
Pašlaik kvantu datorus vajā troksnis, kas nozīmē, ka laika gaitā kubiti kļūst tik trokšņaini, ka mēs nevaram saprast tajos esošos datus, un tie kļūst nederīgi, saka Zaks Romaško, uzņēmums Universal Quantum teica e-pastā.
"Praksē tas nozīmē, ka kvantu datoru algoritmi ir ierobežoti līdz tikai nelielam laika posmam vai darbību skaitam pirms kļūmes," sacīja Romaško. "Nav skaidrs, vai šis trokšņains režīms var dot praktiskus rezultātus, lai gan vairāki pētnieki uzskata, ka pamata ķīmisko vielu simulēšana ir sasniedzama."
Kvantu skaitļošana pēdējos gados ir guvusi ievērojamu progresu, jo īpaši ar tā sauktās "kvantu pārākuma" demonstrāciju, kurā kvantu dators veica darbību, kas, pēc autoru domām, parastai mašīnai būtu aizņemusi aptuveni 10 000 gadiem, lai pabeigtu. "Ir notikušas diskusijas par to, vai parastam datoram būtu vajadzīgs tik ilgs laiks, taču tā joprojām ir ievērojama demonstrācija," sacīja Romaško.
Kad tehniskie šķēršļi būs atrisināti, Sivans prognozē, ka pēc dažiem gadiem kvantu skaitļošana sāks būtiski ietekmēt visu, sākot no kriptogrāfijas līdz vakcīnu atklāšanai."Iedomājieties, cik savādāka būtu bijusi Covid-19 pandēmija, ja kvantu datori būtu spējuši palīdzēt atklāt vakcīnu niecīgā laika posmā," viņš teica.
