Key takeaways
- Ny forskning har avdekket en måte å lage kvantebiter ved hjelp av krystaller.
- Oppdagelsen kan bidra til å frigjøre potensialet til kvanteberegningsrevolusjonen.
- Men eksperter sier at du ikke bør forvente at kvantedatamaskiner skal erstatte den bærbare datamaskinen din når som helst snart.
Fysikere utnytter de rare måtene atomer interagerer med hverandre på for å bygge kvantedatamaskiner.
Atomiske defekter i enkelte krystaller kan bidra til å frigjøre potensialet til kvanteberegningsrevolusjonen, ifølge funn gjort av forskere fra Northeastern University. Forskerne sa at de hadde oppdaget en ny måte å lage en kvantebit ved hjelp av krystallene. Fremskritt innen kvanteteknologi, som distribuerer egenskapene til kvantefysikk k alt entanglement, kan gi mulighet for kraftigere og energieffektive enheter.
"Entanglement er et fancy ord for å skape et forhold mellom partikler som får dem til å oppføre seg som om de er bundet sammen," sa Vincent Berk, CRO & CSO i kvantedatabedriften Quantum Xchange til Lifewire i et e-postintervju.
"Dette forholdet er spesielt ved at det lar handlinger på en partikkel ha en effekt på en annen. Det er akkurat her beregningskraften kommer inn: når tilstanden til en ting kan endre eller påvirke tilstanden til en annen ting. Faktisk, basert på denne vanvittige sammenfiltringsbindingen, er vi i stand til å representere alle mulige utfall av en beregning med bare noen få partikler."
Quantum Bits
Forskere forklarte i en fersk artikkel i Nature at defekter i en bestemt klasse av materialer, spesielt todimensjonale overgangsmetall-dikalkogenider, inneholdt atomegenskapene for å lage en kvantebit, eller qubit for kort, som er bygningen blokk for kvanteteknologier.
"Hvis vi kan lære å lage qubits i denne todimensjonale matrisen, er det en stor sak," sa Arun Bansil, fysikkprofessor ved Northeastern og medforfatter av avisen, i nyhetene utgivelse.
Bansil og hans kolleger så gjennom hundrevis av forskjellige materialkombinasjoner for å finne de som er i stand til å være vert for en qubit ved hjelp av avanserte dataalgoritmer.
"Når vi så på mange av disse materialene, fant vi til slutt bare en håndfull levedyktige defekter - omtrent et dusin eller så," sa Bansil. "Både materiale og type defekt er viktig her fordi det i prinsippet er mange typer defekter som kan skapes i ethvert materiale."
Et kritisk funn er at den såk alte "antisite"-defekten i filmer av det todimensjonale overgangsmetallet dikalkogenider bærer noe som kalles "spin" med seg. Spinn, også k alt vinkelmomentum, beskriver en grunnleggende egenskap til elektroner definert i en av to potensielle tilstander: opp eller ned, sa Bansil.
Et grunnleggende prinsipp for kvantemekanikk er at ting som – atomer, elektroner, fotoner – hele tiden samhandler i større eller mindre grad, sa Mark Mattingley-Scott, administrerende direktør EMEA i kvantedatabedriften Quantum Brilliance, i en e-post.
Hvis vi kan lære å lage qubits i denne todimensjonale matrisen, er det en stor sak.
"Kvantedatamaskiner utnytter denne gjensidige avhengigheten mellom qubits, som i hovedsak er det enklest mulige kvantemekaniske systemet, for å drastisk øke antallet løsninger vi kan utforske parallelt når vi kjører et kvanteprogram," la han til.
Quantum Leap
Til tross for det nylige gjennombruddet innen qubits, ikke forvent at kvantedatamaskiner skal erstatte den bærbare datamaskinen din med det første. Forskere vet fortsatt ikke det beste fysiske systemet for å bygge en kvantedatamaskin, fort alte Michael Raymer, en fysikkprofessor ved University of Oregon som studerer kvantedatabehandling, til Lifewire i en e-post.
"Det er sannsynlig at det i løpet av det neste tiåret ikke vil være noen storskala universell QC som kan løse et hvilket som helst godt stilt kvanteproblem," sa Raymer. "Så folk bygger prototyper ved å bruke forskjellige materielle 'plattformer'."
Noen av de mest avanserte prototypene bruker fangede ioner, inkludert de som er bygget av selskaper som ionQ og Quantinuum. "Disse har fordelen at alle atomer av en enkelt type (f.eks. natrium) er strengt tatt identiske, en svært nyttig egenskap," sa Raymer.
Fremtidige applikasjoner for kvanteberegning er ubegrensede, sier boostere.
"Å svare på dette spørsmålet er som å svare på det samme spørsmålet om digitale datamaskiner tilbake på 1960-tallet," sa Raymer. "Ingen spådde svaret riktig da, og ingen kan gjøre det nå. Men det vitenskapelige samfunnet har full tillit til at hvis teknologien lykkes, vil den ha like stor effekt som halvlederrevolusjonen på 1990-2000-tallet.«
