Key takeaways
- Ny forskning har afsløret en måde at lave kvantebits ved hjælp af krystaller.
- Opdagelsen kan hjælpe med at frigøre potentialet i kvantecomputerrevolutionen.
- Men eksperter siger, at du ikke skal forvente, at kvantecomputere erstatter din bærbare computer på et tidspunkt.
Fysikere udnytter de mærkelige måder, atomer interagerer med hinanden på, for at bygge kvantecomputere.
Atomfejl i nogle krystaller kan hjælpe med at frigøre potentialet i kvantecomputerrevolutionen, ifølge opdagelser foretaget af forskere fra Northeastern University. Forskerne sagde, at de havde opdaget en ny måde at lave en kvantebit ved hjælp af krystallerne. Fremskridt inden for kvanteteknologier, som anvender kvantefysikkens egenskaber kaldet sammenfiltring, kunne give mulighed for mere kraftfulde og energieffektive enheder.
"Entanglement er et fancy ord for at skabe et forhold mellem partikler, der får dem til at virke, som om de er bundet sammen," fort alte Vincent Berk, CRO & CSO fra kvantecomputervirksomheden Quantum Xchange til Lifewire i et e-mailinterview.
"Dette forhold er specielt ved, at det tillader handlinger på én partikel at have en effekt på en anden. Det er præcis her, hvor beregningskraften kommer ind: når én tings tilstand kan ændre sig eller påvirke en andens tilstand. Faktisk, baseret på denne vanvittige sammenfiltringsbinding, er vi i stand til at repræsentere alle de mulige udfald af en beregning i blot nogle få partikler."
Quantum Bits
Forskere forklarede i et nyligt papir i Nature, at defekter i en bestemt klasse af materialer, specifikt to-dimensionelle overgangsmetal dichalcogenider, indeholdt de atomare egenskaber til at lave en kvantebit, eller qubit for kort, som er bygningen blok for kvanteteknologier.
"Hvis vi kan lære at skabe qubits i denne todimensionelle matrix, er det en stor, big deal," sagde Arun Bansil, fysikprofessor ved Northeastern og medforfatter af avisen, i nyhederne udgivelse.
Bansil og hans kolleger gennemgik hundredvis af forskellige materialekombinationer for at finde dem, der er i stand til at hoste en qubit ved hjælp af avancerede computeralgoritmer.
"Da vi så på en masse af disse materialer, fandt vi i sidste ende kun en håndfuld levedygtige defekter - omkring et dusin eller deromkring," sagde Bansil. "Både materialet og typen af fejl er vigtige her, fordi der i princippet er mange typer defekter, der kan skabes i ethvert materiale."
En kritisk konstatering er, at den såkaldte "antisite"-defekt i film af det todimensionelle overgangsmetal dichalcogenider bærer noget, der kaldes "spin" med sig. Spin, også kaldet vinkelmomentum, beskriver en fundamental egenskab ved elektroner defineret i en af to potentielle tilstande: op eller ned, sagde Bansil.
Et grundlæggende princip i kvantemekanikken er, at ting som – atomer, elektroner, fotoner – konstant interagerer i større eller mindre grad, sagde Mark Mattingley-Scott, administrerende direktør EMEA hos kvantecomputervirksomheden Quantum Brilliance, i en e-mail.
Hvis vi kan lære at skabe qubits i denne todimensionelle matrix, er det en stor sag.
"Kvantecomputere udnytter denne indbyrdes afhængighed mellem qubits, som i bund og grund er det enklest mulige kvantemekaniske system, til drastisk at øge antallet af løsninger, vi kan udforske parallelt, når vi kører et kvanteprogram," tilføjede han.
Quantum Leap
På trods af det nylige gennembrud inden for qubits, skal du ikke forvente, at kvantecomputere erstatter din bærbare computer på det nærmeste. Forskere kender stadig ikke det bedste fysiske system til at bygge en kvantecomputer, fort alte Michael Raymer, en fysikprofessor ved University of Oregon, som studerer kvantecomputere, til Lifewire i en e-mail.
"Det er sandsynligt, at der i det næste årti ikke vil være nogen storstilet universel QC, der kan løse et hvilket som helst veloplagt kvanteproblem," sagde Raymer. "Så folk bygger prototyper ved hjælp af forskellige materielle 'platforme'."
Nogle af de mest avancerede prototyper bruger fangede ioner, inklusive dem, der er bygget af virksomheder som ionQ og Quantinuum. "Disse har den fordel, at alle atomer af en enkelt type (f.eks. natrium) er strengt identiske, en yderst nyttig egenskab," sagde Raymer.
Fremtidige applikationer til kvanteberegning er ubegrænsede, siger boostere.
"At besvare dette spørgsmål svarer til at besvare det samme spørgsmål om digitale computere tilbage i 1960'erne," sagde Raymer. "Ingen forudsagde svaret korrekt dengang, og ingen kan gøre det nu. Men det videnskabelige samfund har fuld tillid til, at hvis teknologien lykkes, vil den være lige så virkningsfuld som halvlederrevolutionen i 1990'erne-2000'erne."
