Ključni izsledki
- Preproste mehanske naprave so navdihnile nedavni napredek kvantnega računalništva.
- Raziskovalci s Stanforda so izumili računalniško tehniko z uporabo akustičnih naprav, ki izkoriščajo gibanje.
- Kvantno računalništvo je v zadnjih letih močno napredovalo, predvsem z demonstracijo tako imenovane kvantne nadmoči.
Agnetta Cleland
Praktični kvantni računalniki so morda korak bližje realnosti zahvaljujoč novim raziskavam, ki so jih navdihnile preproste mehanske naprave.
Raziskovalci univerze Stanford trdijo, da so razvili kritično eksperimentalno napravo za prihodnje tehnologije, ki temeljijo na kvantni fiziki. Tehnika vključuje akustične instrumente, ki izkoriščajo gibanje, kot je oscilator, ki meri gibanje v telefonih. To je del naraščajočega prizadevanja za izkoriščanje nenavadnih moči kvantne mehanike za računalništvo.
"Medtem ko številna podjetja danes eksperimentirajo s kvantnim računalništvom, so praktične aplikacije poleg projektov 'dokaz koncepta' verjetno še 2-3 leta stran," je za Lifewire povedal Yuval Boger, glavni direktor trženja podjetja za kvantno računalništvo Classiq. intervju po elektronski pošti. »V teh letih bodo uvedeni večji in zmogljivejši računalniki ter sprejete bodo programske platforme, ki bodo omogočale izkoriščanje prednosti teh prihajajočih strojev."
Vloga mehanskih sistemov v kvantnem računalništvu
Raziskovalci na Stanfordu poskušajo prednosti mehanskih sistemov znižati na kvantno raven. Glede na njihovo nedavno študijo, objavljeno v reviji Nature, so ta cilj dosegli tako, da so drobne oscilatorje združili z vezjem, ki lahko shranjuje in obdeluje energijo v qubitu ali kvantnem 'bitu' informacije. Kubiti ustvarjajo kvantno mehanske učinke, ki bi lahko poganjali napredne računalnike.
Način, kako resničnost deluje na kvantnomehanski ravni, se zelo razlikuje od našega makroskopskega doživljanja sveta.
"S to napravo smo pokazali pomemben naslednji korak pri poskusu izdelave kvantnih računalnikov in drugih uporabnih kvantnih naprav, ki temeljijo na mehanskih sistemih," je povedal Amir Safavi-Naeini, višji avtor prispevka. sporočilo za javnost. "V bistvu želimo zgraditi 'mehanske kvantno mehanske' sisteme."
Izdelava drobnih mehanskih naprav je zahtevala veliko dela. Ekipa je morala izdelati komponente strojne opreme z nanometrskimi ločljivostmi in jih postaviti na dva silicijeva računalniška čipa. Raziskovalci so nato naredili nekakšen sendvič, ki je dva čipa zlepil skupaj, tako da so bili elementi na spodnjem čipu obrnjeni proti tistim na zgornji polovici.
Spodnji čip ima aluminijasto superprevodno vezje, ki tvori qubit naprave. Pošiljanje mikrovalovnih impulzov v to vezje ustvari fotone (delce svetlobe), ki kodirajo qubit informacij v napravi.
Za razliko od običajnih električnih naprav, ki shranjujejo bite kot napetosti, ki predstavljajo 0 ali 1, lahko kubiti v kvantnomehanskih napravah predstavljajo tudi kombinacije 0 in 1 hkrati. Pojav, znan kot superpozicija, omogoča, da kvantni sistem zapusti več kvantnih stanj hkrati, dokler sistem ni izmerjen.
"Način, kako resničnost deluje na kvantnomehanski ravni, se zelo razlikuje od naše makroskopske izkušnje sveta," je dejala Safavi-Naeini.
Agnetta Cleland
Napredek v kvantnem računalništvu
Kvantna tehnologija hitro napreduje, vendar je treba premagati ovire, preden bo pripravljena za praktično uporabo, je v intervjuju za Lifewire povedal Itamar Sivan, izvršni direktor podjetja Quantum Machines.
"Kvantno računalništvo je verjetno najzahtevnejši posnetek, s katerim se kot družba trenutno ukvarjamo," je dejal Sivan. "Da bi postal praktičen, bo zahteval znaten napredek in preboj v več plasteh kvantnega računalniškega sklada."
Trenutno kvantne računalnike preganja hrup, kar pomeni, da sčasoma kubiti postanejo tako hrupni, da ne moremo razumeti podatkov, ki so na njih, in postanejo neuporabni, Zak Romaszko, inženir z podjetje Universal Quantum je sporočilo v elektronskem sporočilu.
"V praksi to pomeni, da so algoritmi za kvantne računalnike omejeni na le majhno količino časa ali število operacij pred odpovedjo," je dejal Romaszko. "Ni jasno, ali lahko ta hrupni režim prinese praktične rezultate, čeprav več raziskovalcev verjame, da je simulacija osnovnih kemikalij dosegljiva."
Kvantno računalništvo je v zadnjih letih močno napredovalo, predvsem z demonstracijo tako imenovane 'kvantne nadvlade', pri kateri je kvantni računalnik izvedel operacijo, za katero so avtorji trdili, da bi navadnemu stroju vzelo približno 10.000 leta dokončati. "Bilo je nekaj razprav o tem, ali bi navaden računalnik potreboval toliko časa, vendar je to še vedno izjemen dokaz, " je dejal Romaszko.
Ko bodo tehnične ovire odpravljene, Sivan napoveduje, da bo v nekaj letih kvantno računalništvo začelo pomembno vplivati na vse, od kriptografije do odkritja cepiva."Predstavljajte si, kako drugačna bi bila pandemija Covid-19, če bi kvantni računalniki lahko pomagali odkriti cepivo v delčku časa," je dejal.
