A computação quântica, embora ainda em sua infância, aumentará enormemente
Nova pesquisa
Grupo de pesquisa interdisciplinar sobA liderança da UCLA, incluindo pesquisadores da Universidade de Harvard, desenvolveu uma nova estratégia revolucionária para a construção de computadores quânticos. Enquanto os engenheiros agora usam circuitos, semicondutores e outras ferramentas de engenharia elétrica, uma equipe de cientistas desenvolveu um plano baseado na capacidade dos químicos de projetar construções atômicas. blocos. Eles controlam as propriedades de estruturas moleculares maiores quando se unem.
As descobertas dos pesquisadores, publicadas na revista Nature Chemistry, acabarão por levar a um salto no poder de processamento quântico.
Grupos funcionais quânticos de pesquisadores (esferas de cores vivas) conectando-se a moléculas maiores.
Imagem: Stephen Sullivan
“A ideia é que em vez de criarcomputador quântico para permitir que os químicos o construam para nós”, explica Eric Hudson, professor de física na UCLA e autor do estudo. “Ainda estamos todos aprendendo as regras para este tipo de tecnologia quântica.” Agora este trabalho é mais parecido com ficção científica.”
Como funcionam os qubits?
Unidades básicas de informação em tradicionalna computação, são bits, cada um limitado a um de dois valores. Em contraste, um grupo de bits quânticos - ou qubits - pode ter uma gama muito mais ampla de valores, aumentando exponencialmente o poder de computação de um computador. mais de 1.000 comuns para representar apenas 10 qubits bits, e 20 qubits requerem mais de 1 milhão de bits.
Essa característica, que está por trásO potencial transformacional da computação quântica depende das regras paradoxais que se aplicam quando os átomos interagem. Por exemplo, quando duas partículas interagem, elas podem ficar ligadas ou emaranhadas, de modo que a medição das propriedades de uma determina as propriedades da outra. O emaranhamento Qubit é um exigência da computação quântica.
Qual é o problema?
Contudo, esse emaranhado é frágil.Quando os qubits encontram mudanças sutis em seu ambiente, eles perdem sua “quantumidade”, que é necessária para implementar algoritmos quânticos. Isso limita os computadores quânticos mais poderosos a menos de 100 qubits e requer muitos recursos.
Para colocar a computação quântica em prática,os engenheiros devem aumentar seu poder de computação. Os autores do estudo fizeram progressos nesta questão: eles criaram moléculas que protegem o comportamento quântico.
Existe uma solução
Cientistas desenvolveram pequenas moléculasque incluem átomos de cálcio e oxigênio e atuam como qubits.Essas estruturas de cálcio-oxigênio formam o que os químicos chamam de grupo funcional. Eles podem ser combinados com quase qualquer outra molécula e também conferir propriedades incomuns.
A equipe mostrou que sua funcionalidadegrupos mantêm sua estrutura desejada mesmo quando ligados a moléculas muito maiores. Seus qubits químicos resistem até mesmo ao resfriamento a laser, um requisito fundamental para a computação quântica.
Onde isso leva?
Se associarmos um grupo funcional quânticocom uma superfície ou alguma molécula longa, então um grande número de qubits pode ser controlado, explicam os autores do estudo. Além disso, o dimensionamento será muito barato. “O átomo é uma das coisas mais baratas do universo. Você pode fazer quantos quiser”, observaram os cientistas.
Além disso, quantum funcionalO grupo será útil para descobertas fundamentais em química e ciências da vida. Por exemplo, ajudará os cientistas a aprender mais sobre a estrutura e as funções de várias moléculas e produtos químicos no corpo humano.
Além disso, os qubits podem ser usados comoinstrumentos de medição altamente sensíveis. O principal é protegê-los para que sobrevivam em ambientes difíceis: por exemplo, em sistemas biológicos. Então os cientistas obterão muitas informações novas sobre o nosso mundo.
No entanto, o desenvolvimento de um computador quânticouma base química pode levar décadas e não necessariamente ser bem sucedida, concluem os cientistas. O primeiro passo é ligar os qubits a moléculas maiores, fazê-los interagir como processadores sem sinais indesejados e enredá-los para que funcionem como um sistema.
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