Η φυσικη

Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν νέο τρόπο για να λειτουργούν οι κβαντικοί υπολογιστές σε θερμοκρασία δωματίου

Οι επιστήμονες ανακαλύπτουν νέο τρόπο για να λειτουργούν οι κβαντικοί υπολογιστές σε θερμοκρασία δωματίου


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Η κβαντική πληροφορική έχει από καιρό επαινηθεί ως το μέλλον της πληροφορικής, ίσως ως το μέλλον της τεχνολογίας. Τούτου λεχθέντος, η κατασκευή ενός κβαντικού υπολογιστή που λειτουργεί υπό κανονικές συνθήκες χρήσης δεν είναι εύκολο έργο για τους ερευνητές.

Ένα από τα μεγαλύτερα εμπόδια στα οποία έπρεπε να εργαστούν οι ερευνητές της κβαντικής πληροφορικής είναι ο χειρισμός της θερμοκρασίας στην οποία πρέπει να λειτουργούν αυτές οι συσκευές. Ιστορικά, οι κβαντικοί υπολογιστές λειτουργούσαν μόνο σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες εργαστηρίου. Περίπου-460 βαθμούς Φαρενάιτ, οι κβαντικοί υπολογιστές βρίσκουν τη βέλτιστη θερμοκρασία λειτουργίας τους. Όπως μπορεί κανείς να μαντέψει, αυτή δεν είναι μια εύκολα εφικτή θερμοκρασία για οποιοδήποτε δωμάτιο.

Ωστόσο, οι ερευνητές μόλις ανακάλυψαν έναν νέο τρόπο που επιτρέπει στους κβαντικούς υπολογιστές να λειτουργούν σε θερμοκρασία δωματίου. Αυτό θα μπορούσε να μειώσει σημαντικά το κόστος και να μειώσει το εμπόδιο στην είσοδο στη δημιουργία μιας κβαντικής συσκευής.

Η δημιουργία ενός κβαντικού υπολογιστή που λειτουργεί υπό τυπικές θερμικές συνθήκες θέτει τους ερευνητές ένα βήμα πιο κοντά στην κλιμάκωση του κβαντικού υπολογισμού σε μια ποικιλία χρήσεων μαζικής έκκλησης.

Κατανόηση του τι ανακάλυψαν οι ερευνητές

Τα περισσότερα qubits, τα οποία είναι τα κβαντικά σωματίδια κεντρικά στη λειτουργία των κβαντικών υπολογιστών, λειτουργούν μόνο σε υπεραγώγιμα υλικά. Οι υπεραγωγοί λειτουργούν καλύτερα σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. Για να το ξεπεράσουν αυτό, οι ερευνητές εξέτασαν τη χρήση ελαττωμάτων στο καρβίδιο του πυριτίου για να συγκρατήσουν τα qubits στις αντίστοιχες θέσεις τους. Αυτό δεν είναι μόνο απλούστερο, αλλά καθιστά τα μηχανήματα πολύ πιο οικονομικά επίσης.

ΣΧΕΤΙΖΕΤΑΙ ΜΕ: ΟΙ ΟΜΟΕΙΔΕΣ ΤΟΥ ΚΙΘΑΡΟΥ ΤΩΝ ΔΙΑΜΟΝΩΝ ΣΤΡΩΜΑΤΩΝ ΒΕΛΤΙΩΣΕΙ ΤΗΝ ΚΟΣΜΗΝΗ ΜΝΗΜΗ, Η ΜΕΛΕΤΗ ΒΡΕΙ

Το καρβίδιο του πυριτίου, ή το SiC, δεν είναι νέο στον κόσμο των κβαντικών υπολογιστών. Έχει εξερευνηθεί ως πιθανός κάτοχος qubits για κβαντικούς υπολογιστές εδώ και αρκετό καιρό. Ωστόσο, μόλις οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Linköping στη Σουηδία ανακάλυψαν ότι θα μπορούσε ελαφρώς να τροποποιήσει τις δομικές ιδιότητες του καρβιδίου του πυριτίου για να το κάνει να συγκρατεί τέλεια τα qubits.

Στην εφημερίδα τους που δημοσιεύθηκε στο Nature, το έχουν να πουν για την πρωτοποριακή έρευνά τους.

"Αναγνωρίζουμε μια πορεία γύρω από αυτά τα μειονεκτήματα δείχνοντας ότι ένα κατασκευασμένο κβαντικό πηγάδι μπορεί να σταθεροποιήσει την κατάσταση φόρτισης ενός qubit. Χρησιμοποιώντας θεωρία λειτουργικής πυκνότητας και πειραματικές μελέτες περίθλασης ακτίνων-Χ συγχροντρόν, κατασκευάζουμε ένα μοντέλο για κέντρα κέντρων ελαττώματος στο πυρίτιο που προηγουμένως δεν έχουν αποδοθεί καρβίδιο ως αξονική διακλάδωση σφάλματος σχεδόν στοίβαγμα και δείξτε πώς αυτό το μοντέλο εξηγεί την ανθεκτικότητα αυτών των ελαττωμάτων έναντι της φωτονίωσης και της σταθερότητας της θερμοκρασίας δωματίου. "

Ουσιαστικά, οι ερευνητές κάνουν τροποποιήσεις σε επίπεδο ατόμου στο καρβίδιο του πυριτίου για να διασφαλίσουν ότι είναι σε θέση να συγκρατούν τα qubits στη θέση τους. Κάνουν ελαττώματα μεγέθους ατόμου στο υλικό στο οποίο μπορούν να κρατήσουν ένα qubit.

Ο Ιγκόρ Αμπρίκοσοφ, καθηγητής, επιστημονικός σύμβουλος εργαστηρίου Μοντελοποίησης και Ανάπτυξης Υλικών στο NUST MISIS, επικεφαλής του τμήματος Θεωρητικής Φυσικής στο Τμήμα Φυσικής, Χημείας και Βιολογίας του Πανεπιστημίου Linköping, το εξήγησε με αυτόν τον τρόπο:

«Για να δημιουργήσετε ένα qubit, ένα σημείο ελάττωμα σε ένα κρυσταλλικό πλέγμα ενθουσιάζεται με τη χρήση λέιζερ και όταν εκπέμπεται ένα φωτόνιο, αυτό το ελάττωμα αρχίζει να φωτίζει. Στο παρελθόν αποδείχθηκε ότι έξι κορυφές παρατηρήθηκαν στη φωτεινότητα του SiC, που ονομάστηκε από PL1 έως PL6, αντίστοιχα. Ανακαλύψαμε ότι αυτό οφείλεται σε ένα συγκεκριμένο ελάττωμα, όπου ένα μόνο "εκτοπισμένο" ατομικό στρώμα, που ονομάζεται σφάλμα στοίβαξης, εμφανίζεται κοντά σε δύο κενές θέσεις στο πλέγμα "

Το 2019, οι ερευνητές πειραματίστηκαν επίσης με τις τροποποιήσεις τύπου σε επίπεδο ατόμου, αλλά στην προηγούμενη περίπτωση, δούλευαν με διαμάντια. Το όφελος από τη χρήση καρβιδίου πυριτίου είναι ότι είναι σημαντικά φθηνότερο από τη χρήση διαμαντιών.

Οι ερευνητές στο @yokohama_saigai δημιούργησαν και χειρίστηκαν γεωμετρικά qubits περιστροφής σε διαμάντια NV κέντρα σε θερμοκρασία δωματίου και μηδενικό μαγνητικό πεδίο. Δείχνουν μακροχρόνιες κβαντικές αναμνήσεις μέσω καθολικών ολογονικών πυλών για κβαντικούς επαναλήπτες. Http://t.co/jB14QE3TZq

- Austin Bradley (@AustinToMars) 13 Αυγούστου 2018

Θεωρητικά, όλα αυτά πρέπει να λειτουργήσουν, αλλά όπως και πολλά πράγματα στον κβαντικό κόσμο, στην πραγματικότητα η δοκιμή των θεωριών των ερευνητών είναι πιο δύσκολη από ό, τι νομίζετε.

Αυτό που ξεχωρίζει για τους ερευνητές

Οι έννοιες και τα μαθηματικά πίσω από τη χρήση καρβιδίου του πυριτίου για τη συγκράτηση των qubits σε θερμοκρασία δωματίου ελέγχουν όλα, αλλά οι ερευνητές έχουν πολλά πρακτικά εμπόδια που εξακολουθούν να εμποδίζουν.

Πρέπει να αναπτύξουν μια διαδικασία που θα τους επιτρέπει να τοποθετούν στρατηγικά τα ελαττώματα στο SiC ακριβώς εκεί που τα χρειάζονται. Η ερευνητική ομάδα πρέπει ουσιαστικά να αναπτύξει τις δικές της διαδικασίες για να το κάνει αυτό, το οποίο θα διαρκέσει λίγο χρόνο, σύμφωνα με την ομάδα.

ΣΧΕΤΙΖΕΤΑΙ ΜΕ: Η ΝΕΑ ΕΡΕΥΝΑ ΕΡΓΑΖΕΙ ΜΙΑ ΒΗΜΑ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΣΕ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΟ ΚΟΜΝΤΟΥ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΗ

Στο τέλος της ημέρας, οι ανακαλύψεις που έγιναν από την ομάδα του Πανεπιστημίου Linköping βρίσκονται ακόμη στα αρχικά τους στάδια απόδειξης πρακτικής αποτελεσματικότητας. Όλα φαίνονται πολλά υποσχόμενα, και σύντομα, οι κβαντικοί επιστήμονες μπορεί να έχουν έναν πολύ πιο εύκολο τρόπο να αναπτύξουν τη βασική δομή των κβαντικών υπολογιστών.


Δες το βίντεο: Θεράπευσε το (Δεκέμβριος 2022).