Ключевые выводы
- Новые исследования открыли способ создания квантовых битов с использованием кристаллов.
- Открытие может помочь раскрыть потенциал революции квантовых вычислений.
- Но эксперты говорят, что не стоит ожидать, что квантовые компьютеры заменят ваш ноутбук в ближайшее время.
Физики используют странные способы взаимодействия атомов друг с другом для создания квантовых компьютеров.
Атомные дефекты в некоторых кристаллах могут помочь раскрыть потенциал революции квантовых вычислений, согласно открытиям, сделанным исследователями Северо-восточного университета. Ученые заявили, что открыли новый способ изготовления квантового бита с использованием кристаллов. Достижения в квантовых технологиях, использующие свойства квантовой физики, называемые запутанностью, могут позволить создавать более мощные и энергоэффективные устройства.
«Запутанность - это причудливое слово для создания отношений между частицами, которые заставляют их действовать так, как будто они связаны друг с другом», - сказал Lifewire Винсент Берк, CRO и CSO компании квантовых вычислений Quantum Xchange.
Эта связь уникальна тем, что позволяет воздействовать на одну частицу на другую. Именно здесь проявляется мощь вычислений: когда состояние одной вещи может измениться или повлиять на состояние другой На самом деле, благодаря этой безумной запутанности, мы можем представить все возможные результаты вычислений всего в нескольких частицах».
Квантовые биты
Исследователи объяснили в недавней статье в журнале Nature, что дефекты в определенном классе материалов, в частности, в двумерных дихалькогенидах переходных металлов, обладают атомными свойствами, необходимыми для создания квантового бита, или, сокращенно, кубита, который представляет собой блок квантовых технологий.
«Если мы сможем научиться создавать кубиты в этой двумерной матрице, это будет большим, большим делом», - сказал в новостях Арун Бансил, профессор физики Северо-Восточного университета и соавтор статьи. релиз.
Бансил и его коллеги просеяли сотни различных комбинаций материалов, чтобы найти те, которые способны вместить кубит, используя передовые компьютерные алгоритмы.
«Когда мы изучили множество этих материалов, в конце концов мы обнаружили лишь несколько жизнеспособных дефектов - около дюжины или около того», - сказал Бансил. «Здесь важны как материал, так и тип дефекта, потому что в принципе существует много типов дефектов, которые могут быть созданы в любом материале».
Важным открытием является то, что так называемый «антисайтовый» дефект в пленках двумерных дихалькогенидов переходных металлов несет с собой нечто, называемое «спин». По словам Бэнсила, спин, также называемый угловым моментом, описывает фундаментальное свойство электронов, определяемое в одном из двух потенциальных состояний: вверх или вниз.
Один из фундаментальных принципов квантовой механики заключается в том, что такие вещи, как атомы, электроны, фотоны, постоянно взаимодействуют в большей или меньшей степени, сказал Марк Маттингли-Скотт, управляющий директор EMEA компании, занимающейся квантовыми вычислениями, Quantum Brilliance. электронная почта.
Если мы сможем научиться создавать кубиты в этой двумерной матрице, это будет большое, большое дело.
«Квантовые компьютеры используют эту взаимозависимость между кубитами, которые, по сути, являются простейшей из возможных квантово-механических систем, чтобы резко увеличить количество решений, которые мы можем исследовать параллельно, когда запускаем квантовую программу», - добавил он..
Квантовый скачок
Несмотря на недавний прорыв в кубитах, не ждите, что квантовые компьютеры заменят ваш ноутбук в ближайшее время. Исследователи до сих пор не знают наилучшую физическую систему для создания квантового компьютера, сообщил Lifewire в электронном письме Майкл Реймер, профессор физики Орегонского университета, изучающий квантовые вычисления.
«Вполне вероятно, что в следующем десятилетии не будет крупномасштабных универсальных КК, которые могли бы решить любую корректно поставленную квантовую проблему», - сказал Реймер. «Итак, люди строят прототипы, используя «платформы» из различных материалов».
В некоторых из самых продвинутых прототипов используются захваченные ионы, в том числе созданные такими компаниями, как ionQ и Quantinuum. «У них есть то преимущество, что все атомы одного типа (скажем, натрия) строго идентичны - очень полезное свойство», - сказал Реймер.
Будущие приложения для квантовых вычислений безграничны, говорят сторонники.
«Ответ на этот вопрос сродни ответу на тот же вопрос о цифровых компьютерах в 1960-х годах», - сказал Реймер. «Никто тогда правильно не предсказал ответ, и никто не может этого сделать сейчас. Но научное сообщество абсолютно уверено, что если технология добьется успеха, она будет столь же эффективна, как и полупроводниковая революция 1990–2000-х годов."
