Keeawayt
- Yksinkertaiset mekaaniset laitteet inspiroivat viimeaikaista edistystä kvanttilaskennassa.
- Stanfordin tutkijat keksivät laskentatekniikan, jossa käytetään akustisia laitteita, jotka hyödyntävät liikettä.
- Kvanttilaskenta on edistynyt merkittävästi viime vuosina, etenkin niin sanotun kvanttiylivallan osoittamisen myötä.
Agnetta Cleland
Käytännölliset kvanttitietokoneet voivat olla askeleen lähempänä todellisuutta uusien yksinkertaisten mekaanisten laitteiden inspiraation ansiosta.
Stanfordin yliopiston tutkijat väittävät kehittäneensä kriittisen kokeellisen laitteen tulevaisuuden kvanttifysiikkaan perustuvia teknologioita varten. Tekniikka sisältää akustisia instrumentteja, jotka valjastavat liikettä, kuten oskillaattorin, joka mittaa liikettä puhelimissa. Se on osa kasvavaa pyrkimystä hyödyntää kvanttimekaniikan outoja voimia laskennassa.
"Vaikka monet yritykset kokeilevat kvanttilaskentaa nykyään, käytännön sovellukset "proof of concept" -projektien ulkopuolelle ovat luultavasti 2-3 vuoden päässä", kvanttilaskentayrityksen Classiqin markkinointijohtaja Yuval Boger kertoi Lifewirelle. sähköpostihaastattelu. "Näiden vuosien aikana tuodaan markkinoille suurempia ja tehokkaampia tietokoneita ja otetaan käyttöön ohjelmistoalustoja, jotka mahdollistavat näiden tulevien koneiden hyödyntämisen."
Mekaanisten järjestelmien rooli kvanttilaskennassa
Stanfordin tutkijat yrittävät laskea mekaanisten järjestelmien edut kvanttimittakaavaan asti. Heidän äskettäin Nature-lehdessä julkaistun tutkimuksensa mukaan he saavuttivat tämän tavoitteen yhdistämällä pienet oskillaattorit piiriin, joka voi varastoida ja käsitellä energiaa kubitissa tai kvantti-"bitissä" tietoa. Kubitit luovat kvanttimekaanisia vaikutuksia, jotka voisivat toimia edistyneillä tietokoneilla.
Tapa, jolla todellisuus toimii kvanttimekaanisella tasolla, eroaa hyvin paljon makroskooppisesta maailmankokemuksestamme.
"Tämän laitteen avulla olemme osoittaneet tärkeän seuraavan askeleen yritettäessä rakentaa kvanttitietokoneita ja muita hyödyllisiä kvanttilaitteita, jotka perustuvat mekaanisiin järjestelmiin", Amir Safavi-Naeini, artikkelin vanhempi kirjoittaja, sanoi. lehdistötiedote. "Haemme pohjimmiltaan "mekaanisten kvanttimekaanisten" järjestelmien rakentamista."
Pienten mekaanisten laitteiden valmistaminen vaati paljon työtä. Ryhmän piti valmistaa laitteistokomponentteja nanometrin tarkkuudella ja laittaa ne kahdelle piitietokonepiirille. Sitten tutkijat tekivät eräänlaisen voileivän, joka kiinnitti kaksi sirua yhteen, joten alimman sirun elementit olivat vastakkain yläosan kanssa.
Alimmassa sirussa on alumiininen suprajohtava piiri, joka muodostaa laitteen kubitin. Mikroa altopulssien lähettäminen tähän piiriin tuottaa fotoneja (valohiukkasia), jotka koodaavat kubitin tietoa koneeseen.
Toisin kuin perinteiset sähkölaitteet, jotka tallentavat bittejä jännitteinä, jotka edustavat joko nollaa tai 1:tä, kvanttimekaanisissa laitteissa kubitit voivat edustaa myös nollan ja 1:n yhdistelmiä samanaikaisesti. Superpositioksi kutsuttu ilmiö sallii kvanttijärjestelmän poistua useissa kvanttitiloissa kerralla, kunnes järjestelmä mitataan.
"Tapa, jolla todellisuus toimii kvanttimekaanisella tasolla, eroaa suuresti makroskooppisesta maailmankokemuksestamme", sanoi Safavi-Naeini.
Agnetta Cleland
Kvanttilaskennan edistyminen
Kvanttiteknologia kehittyy nopeasti, mutta vielä on esteitä, jotka on poistettava ennen kuin se on valmis käytännön sovelluksiin, Quantum Machinesin toimitusjohtaja Itamar Sivan kertoi Lifewirelle sähköpostihaastattelussa.
"Kvanttilaskenta on luultavasti haastavin kuutamo, joka meillä yhteiskunnana on tällä hetkellä", Sivan sanoi. "Jotta siitä tulee käytännöllinen, se vaatii merkittävää edistystä ja läpimurtoja kvanttilaskentapinon useissa kerroksissa."
Tällä hetkellä kvanttitietokoneita kummittelee melu, mikä tarkoittaa, että ajan myötä kubitit muuttuvat niin meluisiksi, että emme voi ymmärtää niillä olevaa dataa, ja niistä tulee hyödyttömiä, Zak Romaszko, yritys Universal Quantum sanoi sähköpostissa.
"Käytännössä tämä tarkoittaa, että kvanttitietokoneiden algoritmit on rajoitettu vain pieneen määrään aikaa tai toimintojen määrää ennen vikaa", Romaszko sanoi. "Ei ole selvää, voiko tämä meluisa järjestelmä tuottaa käytännön tuloksia, vaikka useat tutkijat uskovat, että peruskemikaalien simulointi on käden ulottuvilla."
Kvanttilaskenta on edistynyt merkittävästi viime vuosina, etenkin niin sanotun "kvanttiylivallan" osoittamisen myötä, jossa kvanttitietokone suoritti toiminnon, jonka kirjoittajat väittivät vieneen tavallisella koneella noin 10 000 vuotta valmiiksi. "On ollut keskustelua siitä, olisiko tavallinen tietokone kestänyt niin kauan, mutta se on silti merkittävä osoitus", Romaszko sanoi.
Kun tekniset esteet on ratkaistu, Sivan ennustaa, että muutaman vuoden sisällä kvanttilaskenta alkaa vaikuttaa merkittävästi kaikkeen salauksesta rokotteiden löytämiseen."Kuvittele kuinka erilainen Covid-19-pandemia olisi ollut, jos kvanttitietokoneet olisivat voineet auttaa löytämään rokotteen murto-osassa aikaa", hän sanoi.
