Ключевые выводы
- Простые механические устройства вдохновили недавний прогресс в области квантовых вычислений.
- Исследователи из Стэнфорда изобрели вычислительную технику с использованием акустических устройств, которые используют движение.
- Квантовые вычисления добились значительного прогресса в последние годы, особенно с демонстрацией так называемого квантового превосходства.
Агнетта Клиланд
Практические квантовые компьютеры могут стать на шаг ближе к реальности благодаря новым исследованиям, вдохновленным простыми механическими устройствами.
Исследователи Стэнфордского университета утверждают, что разработали критическое экспериментальное устройство для будущих технологий, основанных на квантовой физике. Этот метод включает в себя акустические инструменты, которые используют движение, такие как осциллятор, который измеряет движение в телефонах. Это часть растущих усилий по использованию странных возможностей квантовой механики для вычислений.
«Хотя сегодня многие компании экспериментируют с квантовыми вычислениями, практическое применение, помимо проектов «доказательства концепции», вероятно, появится через 2-3 года», - сказал Lifewire Юваль Богер, директор по маркетингу компании квантовых вычислений Classiq. интервью по электронной почте. «В эти годы будут представлены более крупные и мощные компьютеры, а также будут приняты программные платформы, позволяющие использовать преимущества этих будущих машин."
Роль механических систем в квантовых вычислениях
Исследователи из Стэнфорда пытаются свести преимущества механических систем к квантовому масштабу. Согласно их недавнему исследованию, опубликованному в журнале Nature, они достигли этой цели, объединив крошечные генераторы со схемой, которая может хранить и обрабатывать энергию в кубите или квантовом «бите» информации. Кубиты генерируют квантово-механические эффекты, которые могут питать современные компьютеры.
То, как реальность работает на квантово-механическом уровне, сильно отличается от нашего макроскопического восприятия мира.
«С этим устройством мы продемонстрировали важный следующий шаг в попытках создания квантовых компьютеров и других полезных квантовых устройств на основе механических систем», - сказал Амир Сафави-Наини, старший автор статьи, в выпуск новостей. «По сути, мы стремимся построить «механические квантово-механические» системы».
Изготовление крошечных механических устройств потребовало много работы. Команде пришлось создавать аппаратные компоненты с разрешением нанометрового масштаба и размещать их на двух кремниевых компьютерных чипах. Затем исследователи сделали что-то вроде сэндвича, в котором две микросхемы соединились вместе, так что элементы нижней части были обращены к элементам верхней половины.
Нижний чип имеет алюминиевую сверхпроводящую схему, которая образует кубит устройства. Отправка микроволновых импульсов в эту цепь генерирует фотоны (частицы света), которые кодируют кубит информации в машине.
В отличие от обычных электрических устройств, которые хранят биты как напряжения, представляющие либо 0, либо 1, кубиты в квантово-механических устройствах также могут одновременно представлять комбинации 0 и 1. Явление, известное как суперпозиция, позволяет квантовой системе находиться в нескольких квантовых состояниях одновременно, пока система не будет измерена.
«То, как реальность работает на квантово-механическом уровне, сильно отличается от нашего макроскопического восприятия мира», - сказал Сафави-Наини.
Агнетта Клиланд
Прогресс в области квантовых вычислений
Квантовые технологии развиваются быстро, но есть препятствия, которые необходимо устранить, прежде чем они будут готовы к практическому применению, сказал Итамар Сиван, генеральный директор Quantum Machines, в интервью Lifewire по электронной почте.
«Квантовые вычисления, вероятно, являются самым сложным прорывом, которым мы как общество занимаемся прямо сейчас», - сказал Сиван. «Чтобы это стало практичным, потребуются значительный прогресс и прорывы на нескольких уровнях стека квантовых вычислений».
В настоящее время квантовые компьютеры преследуют шумы, а это означает, что со временем кубиты становятся настолько шумными, что мы не можем понять содержащиеся в них данные, и они становятся бесполезными, Зак Ромашко, инженер из говорится в электронном письме компании Universal Quantum.
«На практике это означает, что алгоритмы для квантовых компьютеров ограничены лишь небольшим количеством времени или количеством операций до отказа», - сказал Ромашко. «Неясно, может ли этот шумовой режим дать практические результаты, хотя некоторые исследователи считают, что моделирование основных химических веществ вполне достижимо».
Квантовые вычисления добились значительного прогресса в последние годы, в первую очередь с демонстрацией так называемого «квантового превосходства», когда квантовый компьютер выполнял операцию, которая, по утверждению авторов, потребовала бы от обычной машины около 10 000 операций. лет до завершения. «Были споры о том, что обычный компьютер занял бы так много времени, но это все равно замечательная демонстрация», - сказал Ромашко.
Как только технические препятствия будут преодолены, Сиван предсказывает, что в течение нескольких лет квантовые вычисления начнут оказывать значительное влияние на все, от криптографии до открытия вакцин.«Представьте, насколько другой была бы пандемия Covid-19, если бы квантовые компьютеры могли помочь открыть вакцину за короткое время», - сказал он.
