Keeawayt
- Käytännöllisten kvanttitietokoneiden tekeminen voisi riippua siitä, että löydetään parempia tapoja käyttää suprajohtavia materiaaleja, joilla ei ole sähköistä vastusta.
- Oak Ridge National Laboratoryn tutkijat ovat löytäneet menetelmän yhdistää elektroneja äärimmäisen tarkasti.
- Suprajohtavat kvanttitietokoneet päihittävät kilpailevat teknologiat prosessorikoon suhteen.
Käytännölliset kvanttitietokoneet voivat pian tulla markkinoille, ja niillä on syvällisiä vaikutuksia kaikkeen lääkekehityksestä koodin murtamiseen.
Oak Ridge National Laboratoryn tutkijat mittasivat hiljattain sähkövirran atomisesti terävän metallikärjen ja suprajohteen välillä kohti parempien kvanttikoneiden rakentamista. Tällä uudella menetelmällä voidaan löytää yhdistettyjä elektroneja äärimmäisen tarkasti liikkeessä, joka voi auttaa havaitsemaan uudenlaisia suprajohteita, joilla ei ole sähköistä vastusta.
"Suprajohtavat piirit ovat tämän hetken edelläkävijöitä kvanttibittien (kubittien) ja kvanttiporttien rakentamisessa laitteistoissa", Toby Cubitt, Phasecraftin johtaja, kvanttisovellusten algoritmeja rakentava yritys, kertoi Lifewirelle sähköpostissa. haastatella. "Suprajohtavat kubitit ovat puolijohdevirtapiirejä, jotka voidaan suunnitella erittäin tarkasti ja joustavasti."
Sooky Action
Kvanttitietokoneet hyödyntävät sitä tosiasiaa, että elektronit voivat hypätä järjestelmästä toiseen avaruuden läpi käyttämällä kvanttifysiikan salaperäisiä ominaisuuksia. Jos elektroni pariutuu toisen elektronin kanssa juuri siinä kohdassa, jossa metalli ja suprajohde kohtaavat, se voi muodostaa niin sanotun Cooper-parin. Suprajohde vapauttaa metalliin myös toisenlaisen hiukkasen, joka tunnetaan nimellä Andreev-heijastus. Tutkijat etsivät näitä Andreevin heijastuksia Cooper-parien havaitsemiseksi.
A alto-yliopisto / Jose Lado
Oak Ridge -tutkijat mittasivat sähkövirran atomin terävän metallikärjen ja suprajohteen välillä. Tämän lähestymistavan avulla he voivat havaita suprajohteeseen palaavan Andreevin heijastuksen määrän.
Tämä tekniikka luo kriittisen uuden metodologian, jolla ymmärretään epätavanomaisina suprajohtimina tunnettujen eksoottisten suprajohteiden sisäinen kvanttirakenne. Sen avulla voimme mahdollisesti ratkaista monia avoimia kvanttimateriaalien ongelmia, sanoo apulaisprofessori Jose Lado Tutkimukseen teoreettisen tuen antanut A alto-yliopisto kertoi tiedotteessa.
Moskovan Skoltechin kvanttiinformaationkäsittelylaboratorion vanhempi tutkija Igor Zacharov kertoi Lifewirelle sähköpostitse, että suprajohde on aineen tila, jossa elektronit eivät menetä energiaa siroutuessaan ytimiin suorittaessaan sähkövirta ja sähkövirta voivat virrata tasaisesti.
"Vaikka elektroneilla tai ytimillä on kvanttitiloja, joita voidaan hyödyntää laskennassa, suprajohtava virta toimii makrokvanttiyksikkönä, jolla on kvanttiominaisuuksia", hän lisäsi. "Siksi korjaamme tilanteen, jossa makroaineen tilaa voidaan käyttää tietojenkäsittelyn järjestämiseen, vaikka sillä on ilmeisiä kvanttivaikutuksia, jotka voivat antaa sille laskennallisen edun."
Yksi tämän päivän kvanttilaskennan suurimmista haasteista liittyy siihen, kuinka voimme saada suprajohteet toimimaan entistä paremmin.
Suprajohtava tulevaisuus
Suprajohtavat kvanttitietokoneet päihittävät tällä hetkellä kilpailevat teknologiat prosessorikoon suhteen, Cubitt sanoi. Google osoitti niin sanottua "kvanttiyliv altaa" 53 kubitin suprajohtavassa laitteessa vuonna 2019. IBM julkaisi äskettäin kvanttitietokoneen, jossa on 127 suprajohtavaa kubittia, ja Rigetti on julkistanut 80 kubitin suprajohtavan sirun.
"Kaikilla kvanttilaitteistoyrityksillä on kunnianhimoiset etenemissuunnitelmat tietokoneiden skaalaamiseksi lähitulevaisuudessa", Cubitt lisäsi. "Tämä on johtanut useisiin tekniikan kehitykseen, jotka ovat mahdollistaneet kehittyneempien qubit-suunnittelun ja optimoinnin kehittämisen. Suurin haaste tälle nimenomaiselle teknologialle on porttien laadun parantaminen eli prosessorin tarkkuuden parantaminen voi käsitellä tietoja ja suorittaa laskennan."
Paremmat suprajohteet voivat olla avainasemassa käytännöllisten kvanttitietokoneiden valmistuksessa. Michael Biercuk, kvanttilaskentayrityksen Q-CTRL:n toimitusjohtaja, sanoi sähköpostihaastattelussa, että useimmat nykyiset kvanttilaskentajärjestelmät käyttävät niobiumseoksia ja alumiinia, joissa suprajohtavuus löydettiin 1950- ja 1960-luvuilla.
"Yksi tämän päivän kvanttilaskennan suurimmista haasteista liittyy siihen, kuinka voimme saada suprajohteet toimimaan entistä paremmin", Biercuk lisäsi. "Esimerkiksi kerrostuneiden metallien kemiallisen koostumuksen tai rakenteen epäpuhtaudet voivat aiheuttaa melun lähteitä ja suorituskyvyn heikkenemistä kvanttitietokoneissa - nämä johtavat dekoherenssina tunnetuihin prosesseihin, joissa järjestelmän "kvantti" menetetään."
Kvanttilaskenta vaatii herkkää tasapainoa kubitin laadun ja kubittien määrän välillä, Zacharov selitti. Joka kerta kun kubitti on vuorovaikutuksessa ympäristön kanssa, kuten vastaanottaessaan signaaleja ohjelmointia varten, se voi menettää sotkeutuneen tilansa.
"Vaikka näemme pieniä edistysaskeleita kussakin mainitussa teknologian suunnassa, niiden yhdistäminen hyväksi toimivaksi laitteeksi on edelleen vaikeaa", hän lisäsi.
Kvanttilaskennan "pyhä malja" on laite, jossa on satoja kubitteja ja alhaiset virhesuhteet. Tiedemiehet eivät pääse yksimielisyyteen siitä, kuinka he saavuttavat tämän tavoitteen, mutta yksi mahdollinen vastaus on suprajohteiden käyttö.
"Piin suprajohtavassa laitteessa olevien kubittien lisääntyminen korostaa tarvetta jättiläismäisille jäähdytyskoneille, jotka voivat ajaa suuria käyttömääriä lähellä absoluuttista nollalämpötilaa", Zacharov sanoi.
