Kubito platformos, pagamintos iš vieno elektrono ant kieto neono, iliustracija. Tyrėjai labai žemoje temperatūroje užšaldė neonines dujas į kietą medžiagą, iš elektros lemputės papurškė elektronus ant kietosios medžiagos ir ten sulaikė vieną elektroną, kad sukurtų kubitą. Kreditas: Dafei Jin / Argonne nacionalinės laboratorijos sutikimu
Skaitmeninis įrenginys, kurį naudojate norėdami peržiūrėti šį straipsnį, be jokios abejonės, naudoja bitą, kuris gali būti 0 arba 1, kaip pagrindinį informacijos vienetą. Tačiau mokslininkai visame pasaulyje lenktyniauja kurdami naujos rūšies kompiuterius, pagrįstus kvantiniais bitais arba kubitais, kurie vienu metu gali būti 0 ir 1 ir vieną dieną galėtų išspręsti sudėtingas problemas, nesusijusias su bet kokiais klasikiniais superkompiuteriais.
JAV Energetikos departamento (DOE) Argonne nacionalinės laboratorijos mokslininkų vadovaujama tyrimų grupė, glaudžiai bendradarbiaudama su FAMU-FSU inžinerijos koledžo mechanikos inžinerijos docentu Wei Guo, paskelbė apie naujos kubito platformos, kuri rodo didelį pažadą, sukūrimą. bus išvystyti į ateities kvantinius kompiuterius. Jų darbai publikuojami žurnale Gamta.
„Kvantiniai kompiuteriai gali būti revoliucinis įrankis, leidžiantis atlikti skaičiavimus, kurių klasikiniams kompiuteriams praktiškai neįmanoma atlikti, tačiau dar reikia nuveikti, kad jie taptų realybe“, – sakė Guo, bendraautorius. „Atlikę šį tyrimą manome, kad padarėme proveržį, kuris labai padeda kurti kubitus, padedančius realizuoti šios technologijos potencialą.
Komanda sukūrė savo kubitą užšaldydama neonines dujas į kietą medžiagą labai žemoje temperatūroje, iš elektros lemputės purškdama elektronus ant kietosios medžiagos ir sulaikydama ten vieną elektroną.
FAMU-FSU inžinerijos koledžo mechanikos inžinerijos docentas Wei Guo. Kreditas: Floridos valstijos universitetas
Nors yra daug kubitų tipų pasirinkimų, komanda pasirinko paprasčiausią – vieną elektroną. Įkaitinus paprastą šviesos giją, kurią galite rasti vaikiškame žaisle, galite lengvai išmesti beribį elektronų kiekį.
Viena iš svarbių kubitų savybių yra jų gebėjimas ilgą laiką išlikti tuo pačiu metu 0 arba 1 būsenoje, vadinamoje „nuoseklumo laiku“. Tas laikas yra ribotas, o ribą lemia tai, kaip kubitai sąveikauja su aplinka. Kubitų sistemos defektai gali žymiai sutrumpinti koherencijos laiką.
Dėl šios priežasties komanda nusprendė sugauti elektroną ant itin gryno kieto neoninio paviršiaus vakuume. Neonas yra vienas iš šešių inertiškų elementų, tai reiškia, kad jis nereaguoja su kitais elementais.
„Dėl šio inertiškumo kietasis neonas gali tarnauti kaip švariausia vakuume esanti kietoji medžiaga, kuri priglaustų ir apsaugotų bet kokius kubitus nuo trikdžių“, – sakė Dafei Jin, Argonne mokslininkas ir pagrindinis projekto tyrėjas.
Naudodama lusto mastelio superlaidų rezonatorių, pavyzdžiui, miniatiūrinę mikrobangų krosnelę, komanda sugebėjo manipuliuoti įstrigusiais elektronais, leisdama jiems skaityti ir saugoti informaciją iš kubito, todėl ji buvo naudinga būsimuose kvantiniuose kompiuteriuose.
Ankstesniuose tyrimuose skystas helis buvo naudojamas kaip elektronų laikymo terpė. Šią medžiagą buvo lengva padaryti be defektų, tačiau paviršiaus be skysčio vibracijos gali lengvai sutrikdyti elektronų būseną ir taip pakenkti kubito veikimui.
Tvirtas neonas siūlo keletą defektų turinčią medžiagą, kuri nevibruoja kaip skystas helis. Sukūrusi platformą, komanda realiuoju laiku atliko kubito operacijas, naudodama mikrobangų fotonus ant įstrigusio elektrono ir apibūdino jo kvantines savybes. Šie bandymai parodė, kad kietasis neonas sukūrė tvirtą aplinką elektronui su labai mažu elektriniu triukšmu, kuris jį trikdytų. Svarbiausia, kad kubitas pasiekė darnos laiką kvantinėje būsenoje, konkuruodamas su kitais moderniausiais kubitais.
„Qubit“ platformos paprastumas taip pat turėtų būti paprastas, pigus gamyba, sakė Jin.
Pažadas apie[{” attribute=””>quantum computing lies in the ability of this next-generation technology to calculate certain problems much faster than classical computers. Researchers aim to combine long coherence times with the ability of multiple qubits to link together — known as entanglement. Quantum computers thereby could find the answers to problems that would take a classical computer many years to resolve.
Consider a problem where researchers want to find the lowest energy configuration of a protein made of many