L'informatique quantique, bien qu'encore à ses balbutiements, va considérablement augmenter
Nouvelle recherche
Groupe de recherche interdisciplinaire sousLes dirigeants de l'UCLA, y compris des chercheurs de l'Université Harvard, ont développé une nouvelle stratégie révolutionnaire pour construire des ordinateurs quantiques. Alors que les ingénieurs utilisent désormais des circuits, des semi-conducteurs et d'autres outils d'ingénierie électrique, une équipe de scientifiques a développé un plan basé sur la capacité des chimistes à concevoir des bâtiments atomiques. blocs. Ils contrôlent les propriétés des structures moléculaires plus grandes lorsqu’elles se réunissent.
Les découvertes des chercheurs, publiées dans la revue Nature Chemistry, permettront à terme de faire un bond en avant dans la puissance de traitement quantique.
Groupes fonctionnels quantiques de chercheurs (sphères aux couleurs vives) se connectant à des molécules plus grosses.
Image : Stephen Sullivan
"L'idée est qu'au lieu de créerordinateur quantique pour permettre aux chimistes de le construire pour nous », explique Eric Hudson, professeur de physique à l'UCLA et auteur de l'étude. « Nous sommes tous encore en train d’apprendre les règles de ce type de technologie quantique. » Maintenant, ce travail s’apparente davantage à de la science-fiction.
Comment fonctionnent les qubits ?
Unités d'information de base en traditionnelen informatique, ce sont des bits, chacun limité à l'une des deux valeurs. En revanche, un groupe de bits quantiques, ou qubits, peut avoir une plage de valeurs beaucoup plus large, augmentant de manière exponentielle la puissance de calcul d'un ordinateur. plus de 1 000 qubits ordinaires pour représenter seulement 10 qubits bits, et 20 qubits nécessitent plus d’un million de bits.
Cette caractéristique, qui sous-tendLe potentiel transformationnel de l’informatique quantique dépend des règles paradoxales qui s’appliquent lorsque les atomes interagissent. Par exemple, lorsque deux particules interagissent, elles peuvent se lier ou s’emmêler, de sorte que la mesure des propriétés de l’une détermine les propriétés de l’autre. exigence de l’informatique quantique.
Quel est le problème?
Mais cet enchevêtrement est fragile. Lorsque les qubits subissent des changements subtils dans leur environnement, ils perdent leur « quantité », nécessaire à la mise en œuvre des algorithmes quantiques. Cela limite les ordinateurs quantiques les plus puissants à moins de 100 qubits et nécessite trop de ressources.
Pour mettre en pratique l’informatique quantique,les ingénieurs doivent augmenter leur puissance de calcul. Les auteurs de l'étude ont progressé sur cette question : ils ont créé des molécules qui protègent le comportement quantique.
Il existe une solution
Les scientifiques ont développé de petites moléculesqui comprennent des atomes de calcium et d'oxygène et agissent comme des qubits. De telles structures calcium-oxygène forment ce que les chimistes appellent un groupe fonctionnel. Ils peuvent être connectés à presque n’importe quelle autre molécule et lui confèrent également des propriétés inhabituelles.
L'équipe a montré que leurs capacités fonctionnellesles groupes conservent la structure souhaitée même lorsqu'ils sont attachés à des molécules beaucoup plus grosses. Leurs qubits chimiques résistent même au refroidissement laser, une exigence clé de l'informatique quantique.
Où cela mène-t-il ?
Si on associe un groupe fonctionnel quantiqueavec une surface ou une longue molécule, un grand nombre de qubits peuvent alors être contrôlés, expliquent les auteurs de l'étude. De plus, la mise à l’échelle sera très bon marché. « L’atome est l’une des choses les moins chères de l’univers. Vous pouvez en fabriquer autant que vous le souhaitez », ont noté les scientifiques.
De plus, les fonctionnalités quantiquesLe groupe sera utile pour les découvertes fondamentales en chimie et en sciences de la vie. Par exemple, cela aidera les scientifiques à en apprendre davantage sur la structure et les fonctions de diverses molécules et produits chimiques dans le corps humain.
De plus, les qubits peuvent être utilisés commeinstruments de mesure très sensibles. L'essentiel est de les protéger pour qu'ils survivent dans des environnements difficiles : par exemple, dans les systèmes biologiques. Ensuite, les scientifiques obtiendront beaucoup de nouvelles informations sur notre monde.
Cependant, le développement d'un ordinateur quantiqueune base chimique pourrait en réalité prendre des décennies et ne pas nécessairement réussir, concluent les scientifiques. La première étape consiste à lier les qubits à des molécules plus grosses, à les faire interagir comme des processeurs sans signaux indésirables et à les enchevêtrer pour qu'ils fonctionnent comme un système.
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