La computación cuántica, aunque todavía está en su infancia, aumentará considerablemente
Nueva investigación
Grupo de investigación interdisciplinario bajoLos líderes de la UCLA, incluidos investigadores de la Universidad de Harvard, han desarrollado una nueva estrategia revolucionaria para construir computadoras cuánticas. Mientras que los ingenieros ahora usan circuitos, semiconductores y otras herramientas de ingeniería eléctrica, un equipo de científicos ha desarrollado un plan basado en la capacidad de los químicos para diseñar edificios atómicos. bloques. Controlan las propiedades de estructuras moleculares más grandes cuando se unen.
Los hallazgos de los investigadores, publicados en la revista Nature Chemistry, conducirán en última instancia a un salto en el poder de procesamiento cuántico.
Grupos funcionales cuánticos de investigadores (esferas de colores brillantes) que se conectan a moléculas más grandes.
Imagen: Stephen Sullivan
"La idea es que en lugar de crearcomputadora cuántica para permitir que los químicos la construyan por nosotros”, explica Eric Hudson, profesor de física en UCLA y autor del estudio. "Todos todavía estamos aprendiendo las reglas de este tipo de tecnología cuántica". Ahora este trabajo se parece más a la ciencia ficción”.
¿Cómo funcionan los qubits?
Unidades básicas de información en tradicional.en informática son bits, cada uno limitado a uno de dos valores. Por el contrario, un grupo de bits cuánticos (o qubits) puede tener una gama mucho más amplia de valores, aumentando exponencialmente la potencia de cálculo de una computadora. más de 1.000 ordinarios para representar sólo 10 qubits, y 20 qubits requieren más de 1 millón de bits.
Esta característica, que subyaceEl potencial de transformación de la computación cuántica depende de las reglas paradójicas que se aplican cuando los átomos interactúan. Por ejemplo, cuando dos partículas interactúan, pueden unirse o entrelazarse, de modo que medir las propiedades de una determina las propiedades de la otra. un requisito de la computación cuántica.
¿Cuál es el problema?
Sin embargo, este enredo es frágil.Cuando los qubits encuentran cambios sutiles en su entorno, pierden su “cuantidad”, que es necesaria para implementar algoritmos cuánticos. Esto limita las computadoras cuánticas más poderosas a menos de 100 qubits y requiere demasiados recursos.
Para poner en práctica la computación cuántica,los ingenieros deben aumentar su potencia informática. Los autores del estudio han logrado avances en este tema: han creado moléculas que protegen el comportamiento cuántico.
hay una solucion
Los científicos han desarrollado pequeñas moléculas.que incluyen átomos de calcio y oxígeno y actúan como qubits. Estas estructuras de calcio y oxígeno forman lo que los químicos llaman un grupo funcional. Pueden combinarse con casi cualquier otra molécula y también conferirle propiedades inusuales.
El equipo demostró que su funcionalidadLos grupos mantienen su estructura deseada incluso cuando están unidos a moléculas mucho más grandes. Sus qubits químicos incluso resisten el enfriamiento por láser, un requisito clave para la computación cuántica.
¿Adónde lleva?
Si asociamos un grupo funcional cuánticocon una superficie o alguna molécula larga, entonces se puede controlar una gran cantidad de qubits, explican los autores del estudio. Además, el escalado será muy económico. “El átomo es una de las cosas más baratas del universo. Puedes hacer tantos como quieras”, señalaron los científicos.
Además, las funciones cuánticasEl grupo será útil para descubrimientos fundamentales en química y ciencias de la vida. Por ejemplo, ayudará a los científicos a aprender más sobre la estructura y funciones de diversas moléculas y sustancias químicas del cuerpo humano.
Además, los qubits se pueden utilizar comoinstrumentos de medición de alta sensibilidad. Lo principal es protegerlos para que sobrevivan en ambientes difíciles: por ejemplo, en sistemas biológicos. Entonces los científicos obtendrán mucha información nueva sobre nuestro mundo.
Sin embargo, el desarrollo de una computadora cuánticauna base química podría tomar décadas y no necesariamente tener éxito, concluyen los científicos. El primer paso es unir los qubits a moléculas más grandes, hacer que interactúen como procesadores sin señales no deseadas y entrelazarlos para que funcionen como un sistema.
Lee mas:
Próximamente una tormenta solar golpeará la Tierra: el material vuela a una velocidad de 800 km/s
Científicos filmaron a una extraña criatura con tentáculos, que confundieron con una flor
Rusia abandona la ISS: qué pasará ahora y por qué el mantenimiento de la estación está amenazado