Key takeaways
- Forskere siger, at brug af todimensionelle materialer kan føre til hurtigere computere.
- Opdagelsen kan være en del af en kommende revolution på området, der omfatter kvantecomputere.
- Honeywell annoncerede for nylig, at det havde sat en ny rekord for kvantevolumen, et mål for den samlede ydeevne.
Seneste fremskridt inden for fysik kan betyde betydeligt hurtigere computere, der fører til en revolution inden for alt fra lægemiddelopdagelse til forståelse af klimaændringseffekter, siger eksperter.
Forskere har opdaget og kortlagt de elektroniske spins i en ny type transistor. Denne forskning kan føre til hurtigere computere, der udnytter elektronernes naturlige magnetisme i stedet for blot deres ladning. Opdagelsen kan være en del af en kommende revolution på området, der omfatter kvantecomputere.
"Kvantecomputere behandler information på en fundament alt anderledes måde end klassiske computere, hvilket gør dem i stand til at løse problemer, der er praktisk t alt uløselige med nutidens klassiske computere," John Levy, medstifter og administrerende direktør for kvantecomputerfirmaet Seeqc, sagde i et e-mailinterview.
"For eksempel, i et eksperiment udført af Google og NASA, blev resultaterne fra en specifik kvanteapplikation genereret på et lille antal minutter sammenlignet med de anslåede 10.000 år, det ville tage den mest kraftfulde supercomputer i verden."
Todimensionelle materialer
I en nylig opdagelse undersøgte forskere et nyt område kaldet spintronik, som bruger elektronernes spin til at udføre beregninger. Nuværende elektronik bruger elektronladningen til at lave beregninger. Men det har vist sig svært at overvåge elektronernes spin.
Et hold ledet af afdelingen for materialevidenskab ved University of Tsukuba hævder at have brugt elektronspinresonans (ESR) til at overvåge antallet og placeringen af uparrede spins, der bevæger sig gennem en molybdændisulfidtransistor. ESR bruger det samme fysiske princip som MR-maskinerne, der skaber medicinske billeder.
"Forestil dig at bygge en kvantecomputerapplikation, der er tilstrækkelig til at simulere sikkerheden og effektiviteten af kliniske lægemiddelforsøg - uden nogensinde at teste dem på en rigtig person."
For at måle transistoren skulle enheden afkøles til kun 4 grader over det absolutte nulpunkt. "ESR-signalerne blev målt samtidigt med dræn- og portstrømmene," sagde professor Kazuhiro Marumoto, medforfatter af undersøgelsen, i en pressemeddelelse.
En forbindelse kaldet molybdændisulfid blev brugt, fordi dens atomer danner en næsten flad todimensionel (2D) struktur. "Teoretiske beregninger identificerede yderligere oprindelsen af spins," sagde professor Małgorzata Wierzbowska, en anden medforfatter, i pressemeddelelsen.
Fremskridt inden for kvanteberegning
Quantum computing er et andet område inden for computing, der udvikler sig hurtigt. Honeywell annoncerede for nylig, at det havde sat en ny rekord for kvantevolumen, et mål for den samlede ydeevne.
"Denne høje ydeevne, kombineret med lav fejl-mid-kredsløbsmåling, giver unikke egenskaber, som kvantealgoritmeudviklere kan innovere," sagde virksomheden i udgivelsen.
Mens klassiske computere er afhængige af binære bits (en-taller eller nuller), behandler kvantecomputere information via qubits, som på grund af kvantemekanikken kan eksistere enten som en eller nul eller begge på samme tid eksponentielt stigende processorkraft, Levy sagde.
Quantum-computere kan køre en række væsentlige videnskabelige og forretningsmæssige problemapplikationer, som tidligere blev anset for at være umulige, sagde Levy. De sædvanlige hastighedsmål som megahertz gælder ikke for kvanteberegning.
Den vigtige del af kvantecomputere handler ikke om hastighed på den måde, vi tænker om hastighed med traditionelle computere. "Faktisk fungerer disse enheder ofte ved meget højere hastigheder end kvantecomputere," sagde Levy.
"Pointen er, at kvantecomputere kan køre en række vigtige videnskabelige og forretningsmæssige problemapplikationer, der tidligere blev anset for at være umulige."
Hvis kvantecomputere nogensinde bliver praktiske, er de måder, hvorpå teknologien kan påvirke enkeltpersoners liv gennem forskning og opdagelse, uendelige, sagde Levy.
"Forestil dig at bygge en kvantecomputerapplikation, der er tilstrækkelig til at simulere sikkerheden og effektiviteten af kliniske lægemiddelforsøg - uden nogensinde at teste dem på en rigtig person," sagde han.
"Eller endda en kvantecomputerapplikation, der kan simulere hele økosystemmodeller, hvilket hjælper os med bedre at håndtere og bekæmpe virkningerne af klimaændringer."
Kvantecomputere i det tidlige stadie findes allerede, men forskere kæmper for at finde en praktisk brug for dem. Levy sagde, at Seeqc planlægger at levere inden for tre år "en kvantearkitektur, der er bygget op omkring problemer i den virkelige verden og har evnen til at skalere for at imødekomme virksomhedernes behov."
Quantum-computere vil ikke være tilgængelige for den gennemsnitlige bruger i årevis, sagde Levy. "Men forretningsapplikationerne til teknologien gør sig allerede tydelige i dataintensive industrier såsom farmaceutisk udvikling, logistikoptimering og kvantekemi," tilføjede han.
