Kvantinė kompiuterija, nors ir dar tik pradeda formuotis, labai išaugs
Nauji tyrimai
Tarpdisciplininė tyrimų grupė pagalUCLA vadovybė, įskaitant Harvardo universiteto mokslininkus, sukūrė naują revoliucinę kvantinių kompiuterių kūrimo strategiją. Nors dabar inžinieriai naudoja grandines, puslaidininkius ir kitus elektros inžinerijos įrankius, mokslininkų komanda sukūrė planą, pagrįstą chemikų gebėjimu projektuoti atominį pastatą. blokai. Susijungę jie kontroliuoja didesnių molekulinių struktūrų savybes.
Mokslininkų išvados, paskelbtos žurnale Nature Chemistry, galiausiai lems kvantinio apdorojimo galios šuolį.
Kvantinės funkcinės tyrėjų grupės (ryškių spalvų sferos), jungiančios prie didesnių molekulių.
Nuotrauka: Stephenas Sullivanas
„Idėja ta, kad užuot kūrękvantinis kompiuteris, kad chemikai galėtų jį mums sukurti“, – aiškina Ericas Hudsonas, UCLA fizikos profesorius ir tyrimo autorius. "Mes visi vis dar mokomės tokio tipo kvantinės technologijos taisyklių." Dabar šis darbas panašesnis į mokslinę fantastiką.
Kaip veikia kubitai?
Pagrindiniai informacijos vienetai tradicinėjeskaičiuojant yra bitai, kurių kiekvienas ribojamas iki vienos iš dviejų reikšmių. Priešingai, kvantinių bitų arba kubitų grupė gali turėti daug platesnį verčių diapazoną, eksponentiškai padidindama kompiuterio skaičiavimo galią. Tam reikia daugiau daugiau nei 1000 paprastų, kad būtų tik 10 kubitų, o 20 kubitų reikia daugiau nei 1 milijono bitų.
Ši savybė, kuri yra pagrindasKvantinio skaičiavimo transformacinis potencialas priklauso nuo paradoksalių taisyklių, kurios galioja sąveikaujant atomams, pavyzdžiui, sąveikaujant dviem dalelėms, jos gali būti susietos arba susipynusios, taigi, matuojant vienos savybes, nustatomas kito kubitų įsipainiojimas kvantinio skaičiavimo reikalavimas.
Kokia problema?
Tačiau šis susipynimas yra trapus. Kai kubitai susiduria su subtiliais savo aplinkos pokyčiais, jie praranda savo „kiekybę“, kuri yra būtina kvantiniams algoritmams įgyvendinti. Tai apriboja galingiausius kvantinius kompiuterius iki mažiau nei 100 kubitų ir reikalauja per daug išteklių.
Norėdami praktiškai pritaikyti kvantinį skaičiavimą,inžinieriai turi padidinti savo skaičiavimo galią. Tyrimo autoriai padarė pažangą šiuo klausimu: jie sukūrė molekules, apsaugančias kvantinį elgesį.
Yra sprendimas
Mokslininkai sukūrė mažas molekuleskurios apima kalcio ir deguonies atomus ir veikia kaip kubitai. Tokios kalcio-deguonies struktūros sudaro tai, ką chemikai vadina funkcine grupe. Jie gali būti sujungti su beveik bet kuria kita molekule, taip pat suteikia jai neįprastų savybių.
Komanda parodė, kad jų funkcionalumasgrupės išlaiko norimą struktūrą net tada, kai yra prijungtos prie daug didesnių molekulių. Jų cheminiai kubitai net atlaiko aušinimą lazeriu – tai pagrindinis kvantinio skaičiavimo reikalavimas.
Kur tai veda?
Jei susiesime kvantinę funkcinę grupęsu paviršiumi ar kokia nors ilga molekule, tuomet galima valdyti didelį kubitų skaičių, aiškina tyrimo autoriai. Be to, mastelio keitimas bus labai pigus. „Atomas yra vienas pigiausių dalykų visatoje. Galite jų pagaminti tiek, kiek norite“, – pažymėjo mokslininkai.
Be to, kvantinis funkcinisGrupė bus naudinga atliekant esminius chemijos ir gyvybės mokslų atradimus. Pavyzdžiui, tai padės mokslininkams daugiau sužinoti apie įvairių molekulių ir cheminių medžiagų struktūrą ir funkcijas žmogaus organizme.
Be to, kubitai gali būti naudojami kaiplabai jautrūs matavimo prietaisai. Svarbiausia yra apsaugoti juos, kad jie išgyventų sudėtingoje aplinkoje: pavyzdžiui, biologinėse sistemose. Tada mokslininkai gaus daug naujos informacijos apie mūsų pasaulį.
Tačiau kvantinio kompiuterio kūrimasMokslininkai daro išvadą, kad cheminė bazė realiai gali užtrukti dešimtmečius ir nebūtinai būti sėkminga. Pirmasis žingsnis yra susieti kubitus su didesnėmis molekulėmis, priversti juos sąveikauti kaip procesorius be nepageidaujamų signalų ir supainioti juos taip, kad jie veiktų kaip sistema.
Skaityti daugiau:
Netrukus Žemę užklups saulės audra: medžiaga skrenda 800 km/s greičiu
Mokslininkai nufilmavo keistą būtybę su čiuptuvais, kuriuos supainiojo su gėle
Rusija palieka TKS: kas bus dabar ir kodėl kyla grėsmė stoties išlaikymui