量子コンピューティングはまだ初期段階にありますが、今後大幅に増加するでしょう
新しい研究
学際的研究グループハーバード大学の研究者を含む UCLA の指導者たちは、量子コンピューターを構築するための革新的な新しい戦略を開発しました。現在、エンジニアは回路、半導体、その他の電気工学ツールを使用していますが、科学者のチームは原子構築を設計する化学者の能力に基づいた計画を開発しました。ブロック。それらは、より大きな分子構造が集まったときにその特性を制御します。
Nature Chemistry誌に掲載された研究者の発見は、最終的には量子処理能力の飛躍につながるだろう。
より大きな分子に接続されている研究者の量子官能基 (明るい色の球体)。
画像: スティーブン・サリバン
「アイデアは、創造するのではなく、化学者が私たちのために量子コンピューターを構築できるようにするためです」と、UCLAの物理学教授であり、この研究の著者でもあるエリック・ハドソンは説明する。 「私たちは皆、この種の量子技術のルールをまだ学んでいます。」今ではこの作品はよりSFに近づいています。」
キュービットはどのように機能しますか?
従来の情報の基本単位コンピューティングにおけるビットとは、それぞれ 2 つの値のいずれかに制限されているビットです。 対照的に、量子ビットのグループ (量子ビット) はより広い範囲の値を持つことができ、コンピューターの計算能力が飛躍的に向上します。 わずか 10 量子ビットを表現するには通常のビットが 1,000 個以上必要で、20 量子ビットには 100 万ビット以上が必要です。
この特性の根底にあるのは、量子コンピューティングの変革の可能性は、原子が相互作用するときに適用される逆説的な規則に依存します。たとえば、2 つの粒子が相互作用すると、それらは結合したりもつれたりする可能性があるため、一方の特性を測定すると、もう一方の量子ビットのもつれが決まります。量子コンピューティングの要件。
何が問題ですか？
しかし、この絡み合いは脆い。 量子ビットは環境の微妙な変化に遭遇すると、量子アルゴリズムの実装に必要な「量子」を失います。 これにより、最も強力な量子コンピューターは 100 量子ビット未満に制限され、必要すぎるリソースが必要になります。
量子コンピューティングを実用化するには、エンジニアはコンピューティング能力を向上させる必要があります。 この研究の著者らはこの問題に関して進歩を遂げ、量子の動作を保護する分子を作成しました。
解決策があります
科学者は低分子を開発しましたこれにはカルシウムと酸素原子が含まれており、量子ビットとして機能します。このようなカルシウムと酸素の構造は、化学者が官能基と呼ぶものを形成します。それらは他のほとんどすべての分子に接続でき、また、その分子に珍しい特性を与えることができます。
チームは、彼らが機能していることを示しました。グループは、はるかに大きな分子に結合した場合でも、望ましい構造を維持します。それらの化学量子ビットは、量子コンピューティングの重要な要件であるレーザー冷却にも耐えます。
それはどこにつながるのですか？
量子官能基を関連付けると表面や長い分子を使えば、多数の量子ビットを制御できると研究著者らは説明する。さらに、スケーリングは非常に安価になります。 「原子は宇宙で最も安価なものの一つです。好きなだけ作ることができます」と科学者たちは述べています。
さらに、量子汎関数このグループは、化学や生命科学の基礎的な発見に役立つでしょう。たとえば、科学者が人体のさまざまな分子や化学物質の構造と機能についてさらに学ぶのに役立ちます。
また、キュービットは次のように使用できます。高感度測定器。主なことは、生物系などの困難な環境で生き残るためにそれらを保護することです。その後、科学者は私たちの世界について多くの新しい情報を得るでしょう。
しかし、量子コンピューターの開発化学的基礎は現実的には数十年かかる可能性があり、必ずしも成功するとは限らないと科学者は結論付けています。最初のステップは、キュービットをより大きな分子にバインドし、不要な信号なしでプロセッサのように相互作用させ、システムとして機能するように絡ませることです。
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