Kvantno računalstvo, unatoč tome što je još u povojima, eksponencijalno će se povećati
Nova istraživanja
Interdisciplinarni istraživački tim na čelu s Kalifornijskim sveučilištem u Los Angelesu, uključujući istraživače sa Sveučilišta Harvard, razvio je fundamentalno novu strategiju za stvaranje kvantnih računala. Za sada, inženjeri koristeKrugovi, poluvodiči i drugi elektrotehnički alati, tim znanstvenika razvio je plan temeljen na sposobnosti kemičara da dizajniraju atomske građevne blokove.Oni kontroliraju svojstva većih molekularnih struktura dok se spajaju.
Nalazi istraživača, objavljeni u časopisu Nature Chemistry, na kraju će dovesti dodo skoka kvantne procesorske snage.
Kvantne funkcionalne skupine istraživača (jarko obojene sfere) koje se povezuju s većim molekulama.
Slika: Stephen Sullivan
„Ideja je da umjesto stvaranjakvantno računalo kako bismo kemičarima omogućili da ga naprave za nas,” objašnjava Eric Hudson, profesor fizike na UCLA i autor studije. "Svi još uvijek učimo pravila za ovu vrstu kvantne tehnologije." Sada je ovo djelo više poput znanstvene fantastike.”
Kako rade kubiti?
Osnovne jedinice informacija u tradicionalnomu računalstvu su bitovi, od kojih je svaki ograničen na jednu od dvije vrijednosti. Nasuprot tome, grupa kvantnih bitova—ili kubita—može imati mnogo širi raspon vrijednosti, eksponencijalno povećavajući računalnu snagu računala. Potrebno je više od 1000 običnih da bi predstavljali samo 10 qubit bitova, a 20 qubita zahtijeva više od milijun bitova.
Ova karakteristika, koja leži u osnoviTransformacijski potencijal kvantnog računalstva ovisi o paradoksalnim pravilima koja se primjenjuju kada atomi međusobno djeluju. Na primjer, kada dvije čestice međusobno djeluju, mogu se vezati ili zapetljati, tako da mjerenje svojstava jedne određuje svojstva druge. Isprepletenost Qubitom je zahtjev kvantnog računalstva.
U čemu je problem?
Međutim, ova isprepletenost je krhka. Kada qubiti naiđu na suptilne promjene u svojoj okolini, gube svoju "kvantnost", koja je neophodna za implementaciju kvantnih algoritama. To ograničava najmoćnija kvantna računala na manje od 100 qubita i zahtijeva previše resursa.
Da bismo kvantno računalstvo stavili u praksu,inženjeri moraju povećati svoju računalnu snagu. Autori studije napredovali su po tom pitanju: stvorili su molekule koje štite kvantno ponašanje.
Postoji rješenje
Znanstvenici su razvili male molekulekoji uključuju atome kalcija i kisika i djeluju kao kubiti.Takve strukture kalcij-kisik tvore ono što kemičari nazivaju funkcionalnom skupinom. Mogu se povezati s gotovo svakom drugom molekulom, a također joj daju neobična svojstva.
Tim je pokazao da je njihov funkcionalanskupine zadržavaju željenu strukturu čak i kada su spojene na mnogo veće molekule. Njihovi kemijski kubiti čak podnose lasersko hlađenje, što je ključni uvjet za kvantno računalstvo.
Kamo to vodi?
Pridružimo li kvantnu funkcionalnu skupinus površinom ili nekom dugačkom molekulom, tada se može kontrolirati velik broj qubita, objašnjavaju autori studije. Osim toga, skaliranje će biti vrlo jeftino. “Atom je jedna od najjeftinijih stvari u svemiru. Možete ih napraviti koliko god želite”, istaknuli su znanstvenici.
Uz to, kvantno funkcionalnoGrupa će biti korisna za temeljna otkrića u kemiji i znanostima o životu. Na primjer, pomoći će znanstvenicima da nauče više o strukturi i funkcijama različitih molekula i kemikalija u ljudskom tijelu.
Također, kubiti se mogu koristiti kaovisokoosjetljivi mjerni instrumenti. Glavna stvar je zaštititi ih tako da prežive u teškim okruženjima: na primjer, u biološkim sustavima. Tada će znanstvenici dobiti mnogo novih informacija o našem svijetu.
Međutim, razvoj kvantnog računalakemijska osnova bi realno mogla trajati desetljećima i ne mora nužno biti uspješna, zaključuju znanstvenici. Prvi korak je vezati kubite na veće molekule, natjerati ih da međusobno djeluju poput procesora bez neželjenih signala i ispreplesti ih tako da rade kao sustav.
Čitaj više:
Uskoro će solarna oluja pogoditi Zemlju: materijal leti brzinom od 800 km / s
Znanstvenici su snimili čudno stvorenje s pipcima koje su zamijenili za cvijet
Rusija napušta ISS: što će se sada dogoditi i zašto je održavanje postaje ugroženo