Key takeaways
- Simple mekaniske enheder inspirerede et nyligt fremskridt inden for kvanteberegning.
- Stanford-forskere opfandt en computerteknik ved hjælp af akustiske enheder, der udnytter bevægelse.
- Quantum computing har gjort betydelige fremskridt i de seneste år, især med demonstrationen af såkaldt kvanteoverherredømme.
Agnetta Cleland
Praktiske kvantecomputere kan være et skridt tættere på virkeligheden takket være ny forskning inspireret af simple mekaniske enheder.
Forskere fra Stanford University hævder at have udviklet en kritisk eksperimentel enhed til fremtidige kvantefysik-baserede teknologier. Teknikken involverer akustiske instrumenter, der udnytter bevægelse, såsom oscillatoren, der måler bevægelse i telefoner. Det er en del af en voksende indsats for at udnytte kvantemekanikkens mærkelige kræfter til computere.
"Mens mange virksomheder eksperimenterer med kvantecomputere i dag, er praktiske applikationer ud over 'proof of concept'-projekter sandsynligvis 2-3 år væk," sagde Yuval Boger, Chief Marketing Officer for kvantecomputervirksomheden Classiq til Lifewire i et e-mail interview. "I løbet af disse år vil større og mere dygtige computere blive introduceret, og softwareplatforme, der gør det muligt at udnytte disse kommende maskiner, vil blive vedtaget."
Mekaniske systemers rolle i kvanteberegning
Forskerne ved Stanford forsøger at bringe fordelene ved mekaniske systemer ned på kvanteskalaen. Ifølge deres nylige undersøgelse offentliggjort i tidsskriftet Nature opnåede de dette mål ved at forbinde små oscillatorer med et kredsløb, der kan lagre og behandle energi i en qubit eller kvante 'bit' information. Qubits genererer kvantemekaniske effekter, der kan drive avancerede computere.
Måden virkeligheden fungerer på det kvantemekaniske niveau er meget forskellig fra vores makroskopiske oplevelse af verden.
"Med denne enhed har vi vist et vigtigt næste skridt i forsøget på at bygge kvantecomputere og andre nyttige kvanteenheder baseret på mekaniske systemer," sagde Amir Safavi-Naeini, avisens seniorforfatter. nyhedsmeddelelse. "Vi søger i bund og grund at bygge 'mekaniske kvantemekaniske' systemer."
At lave de bittesmå mekaniske enheder tog meget arbejde. Holdet skulle lave hardwarekomponenter i opløsninger i nanometerskala og sætte dem på to siliciumcomputerchips. Forskerne lavede derefter en slags sandwich, der satte de to chips sammen, så elementerne på den nederste chip vendte mod dem på den øverste halvdel.
Bundchippen har et superledende aluminiumskredsløb, der danner enhedens qubit. At sende mikrobølgeimpulser ind i dette kredsløb genererer fotoner (lyspartikler), som koder for en qubit information i maskinen.
I modsætning til konventionelle elektriske enheder, der lagrer bits som spændinger, der repræsenterer enten et 0 eller et 1, kan qubits i kvantemekaniske enheder også repræsentere kombinationer af 0 og 1 samtidigt. Fænomenet kendt som superposition tillader et kvantesystem at forlade i flere kvantetilstande på én gang, indtil systemet er målt.
"Måden virkeligheden fungerer på det kvantemekaniske niveau er meget forskellig fra vores makroskopiske oplevelse af verden," sagde Safavi-Naeini.
Agnetta Cleland
fremskridt i kvanteberegning
Kvanteteknologien udvikler sig hurtigt, men alligevel er der forhindringer, der skal fjernes, før den er klar til praktiske anvendelser, fort alte Itamar Sivan, CEO for Quantum Machines, til Lifewire i et e-mailinterview.
"Kvantecomputere er nok det mest udfordrende månebillede, vi som samfund er optaget af lige nu," sagde Sivan. "For at det kan blive praktisk, vil det kræve betydelige fremskridt og gennembrud i flere lag af kvanteberegningsstakken."
I øjeblikket er kvantecomputere hjemsøgt af støj, hvilket betyder, at qubits over tid bliver så støjende, at vi ikke har nogen måde at forstå de data, der er på dem, og de bliver ubrugelige, Zak Romaszko, en ingeniør med sagde firmaet Universal Quantum i en e-mail.
"I praksis betyder dette, at algoritmer til kvantecomputere er begrænset til kun en lille mængde tid eller antal operationer før fejl," sagde Romaszko. "Det er ikke klart, om dette støjende regime kan give praktiske resultater, selvom flere forskere mener, at simulering af grundlæggende kemikalier er inden for rækkevidde."
Kvantecomputere har gjort betydelige fremskridt i de seneste år, især med demonstrationen af såkaldt 'kvanteoverherredømme', hvor en kvantecomputer udførte en operation, som forfatterne hævdede ville have taget en almindelig maskine omkring 10.000 år at gennemføre. "Der har været en vis debat om, hvorvidt en almindelig computer ville have taget så lang tid, men det er stadig en bemærkelsesværdig demonstration," sagde Romaszko.
Når de tekniske forhindringer er løst, forudser Sivan, at inden for få år vil kvanteberegning begynde at have en betydelig indflydelse på alt fra kryptografi til opdagelse af vacciner."Forestil dig, hvor anderledes Covid-19-pandemien ville have været, hvis kvantecomputere var i stand til at hjælpe med at opdage en vaccine på en brøkdel af tiden," sagde han.
