Võtmed kaasavõtmiseks
- Praktiliste kvantarvutite tegemine võib sõltuda paremate viiside leidmisest ülijuhtivate materjalide kasutamiseks, millel puudub elektritakistus.
- Oak Ridge'i riikliku labori teadlased on avastanud meetodi seotud elektronide äärmise täpsusega leidmiseks.
- Ülijuhtivad kvantarvutid edestavad praegu protsessori suuruse poolest konkureerivaid tehnoloogiaid.
Praktilised kvantarvutid võivad peagi ilmuda, avaldades sügavat mõju kõigele alates ravimite avastamisest kuni koodimurdmiseni.
Sammul paremate kvantmasinate ehitamise suunas mõõtsid Oak Ridge'i riikliku labori teadlased hiljuti elektrivoolu aatomterava metallotsa ja ülijuhi vahel. Selle uue meetodi abil on võimalik leida äärmise täpsusega seotud elektrone, mis võivad aidata tuvastada uut tüüpi ülijuhte, millel puudub elektritakistus.
"Ülijuhtahelad on praegu kvantbittide (kubittide) ja kvantväravate loomisel riistvaras esirinnas," ütles kvantrakenduste algoritme koostava ettevõtte Phasecrafti direktor Toby Cubitt Lifewire'ile e-kirjas. intervjuu. "Ülijuhtivad kubitid on tahkis-elektriahelad, mida saab kujundada suure täpsuse ja paindlikkusega."
Õudne tegevus
Kvantarvutid kasutavad ära asjaolu, et elektronid saavad kvantfüüsika salapäraseid omadusi kasutades hüpata läbi ruumi ühest süsteemist teise. Kui elektron paaritub teise elektroniga just metalli ja ülijuhi kokkupuutepunktis, võib see moodustada nn Cooperi paari. Ülijuht vabastab metalli ka teist tüüpi osakese, mida tuntakse Andrejevi peegeldusena. Teadlased otsisid neid Andrejevi peegeldusi, et tuvastada Cooperi paare.
A alto Ülikool / Jose Lado
Oak Ridge'i teadlased mõõtsid elektrivoolu aatomterava metallotsa ja ülijuhi vahel. See lähenemine võimaldab neil tuvastada ülijuhti tagasi pöörduva Andrejevi peegelduse hulga.
See meetod loob kriitilise uue metoodika ebakonventsionaalsete ülijuhtidena tuntud eksootiliste ülijuhtide sisemise kvantstruktuuri mõistmiseks, mis võib potentsiaalselt võimaldada meil lahendada mitmesuguseid kvantmaterjalidega seotud lahtisi probleeme, ütles ülikooli dotsent Jose Lado. A alto Ülikool, kes pakkus uurimistööle teoreetilist tuge, ütles pressiteates.
Igor Zacharov, Moskvas asuva Skoltechi kvantteabe töötlemise labori vanemteadur, ütles Lifewire'ile e-posti teel, et ülijuht on aine olek, milles elektronid ei kaota energiat tuumadele hajudes. elektrivool ja elektrivool võivad voolata katkematult.
"Kuigi elektronidel või tuumadel on kvantolekud, mida saab arvutamiseks kasutada, käitub ülijuhtiv vool kvantomadustega makrokvantühikuna," lisas ta. "Seetõttu taastame olukorra, kus aine makroolekut võidakse kasutada teabetöötluse korraldamiseks, samal ajal kui sellel on ilmsed kvantefektid, mis võivad anda sellele arvutusliku eelise."
Kvantandmetöötluse üks suurimaid väljakutseid on tänapäeval seotud sellega, kuidas saaksime ülijuhte veelgi paremaks muuta.
Ülijuhtiv tulevik
Ülijuhtivad kvantarvutid edestavad praegu protsessori suuruse poolest konkureerivaid tehnoloogiaid, ütles Cubitt. Google demonstreeris 2019. aastal niinimetatud "kvantide ülemvõimu" 53-kubitise ülijuhtiva seadme puhul. IBM tõi hiljuti turule 127 ülijuhtiva kubitiga kvantarvuti ja Rigetti on välja kuulutanud 80-kubitise ülijuhtiva kiibi.
"Kõigil kvantriistvaraettevõtetel on ambitsioonikad tegevusplaanid oma arvutite lähitulevikus skaleerimiseks," lisas Cubitt. "See on ajendatud mitmetest edusammudest inseneriteaduses, mis on võimaldanud välja töötada keerukamaid kubitilahendusi ja optimeerida. Selle konkreetse tehnoloogia suurim väljakutse on väravate kvaliteedi parandamine, st protsessori täpsuse parandamine. saab teabega manipuleerida ja arvutusi käivitada."
Paremad ülijuhid võivad olla praktiliste kvantarvutite loomise võtmeks. Kvantarvutusettevõtte Q-CTRL tegevjuht Michael Biercuk ütles meiliintervjuus, et enamikus praegustes kvantarvutussüsteemides kasutatakse nioobiumisulameid ja alumiiniumi, milles ülijuhtivus avastati 1950. ja 1960. aastatel.
"Kvantarvutite üks suurimaid väljakutseid on tänapäeval seotud sellega, kuidas saaksime ülijuhte veelgi paremaks muuta," lisas Biercuk. "Näiteks võivad lisandid ladestunud metallide keemilises koostises või struktuuris põhjustada müraallikaid ja kvantarvutite jõudluse halvenemist – need põhjustavad dekoherentsina tuntud protsesse, mille käigus kaob süsteemi "kvantsus".
Kvantarvutus nõuab õrna tasakaalu kubiti kvaliteedi ja kubitide arvu vahel, selgitas Zacharov. Iga kord, kui kubit suhtleb keskkonnaga, näiteks võtab vastu signaale "programmeerimiseks", võib see kaotada oma segaduse.
"Kuigi me näeme väikseid edusamme igas näidatud tehnoloogilises suunas, on nende ühendamine heas töökorras seadmeks siiski raskesti mõistetav," lisas ta.
Kvantarvuti "Püha Graal" on sadade kubitide ja madala veamääraga seade. Teadlased ei jõua kokkuleppele, kuidas nad selle eesmärgi saavutavad, kuid üks võimalik vastus on ülijuhtide kasutamine.
"Ränist ülijuhtivas seadmes olevate kubitide suurenev arv rõhutab vajadust hiiglaslike jahutusmasinate järele, mis suudaksid juhtida suuri töömahtusid absoluutse nulli temperatuuri lähedale," ütles Zacharov.
