Calculul cuantic, deși încă la început, va crește foarte mult
Cercetare nouă
Grupul de cercetare interdisciplinar subConducerea UCLA, inclusiv cercetătorii de la Universitatea Harvard, a dezvoltat o nouă strategie revoluționară pentru construirea de calculatoare cuantice În timp ce inginerii folosesc acum circuite, semiconductori și alte instrumente de inginerie electrică, o echipă de oameni de știință a dezvoltat un plan bazat pe capacitatea chimiștilor de a proiecta clădiri atomice. blocuri. Ele controlează proprietățile structurilor moleculare mai mari atunci când se unesc.
Descoperirile cercetătorilor, publicate în revista Nature Chemistry, vor duce în cele din urmă la un salt în puterea de procesare cuantică.
Grupuri funcționale cuantice de cercetători (sfere viu colorate) care se conectează la molecule mai mari.
Imagine: Stephen Sullivan
„Ideea este că în loc să creămcomputer cuantic pentru a permite chimiștilor să-l construiască pentru noi”, explică Eric Hudson, profesor de fizică la UCLA și autor al studiului. „Toți încă învățăm regulile pentru acest tip de tehnologie cuantică.” Acum această lucrare seamănă mai mult cu science fiction.”
Cum funcționează qubiții?
Unități de bază de informații în tradiționalîn calcul sunt biți, fiecare limitat la una dintre cele două valori. În contrast, un grup de biți cuantici – sau qubiți – poate avea o gamă mult mai largă de valori, crescând exponențial puterea de calcul a unui computer. Este nevoie de mai mult mai mult de 1.000 de biți obișnuiți pentru a reprezenta doar 10 qubiți de biți, iar 20 de qubiți necesită mai mult de 1 milion de biți.
Această caracteristică, care stă la bazaPotențialul de transformare al calculului cuantic depinde de regulile paradoxale care se aplică atunci când atomii interacționează, ele pot deveni legate sau încurcate, astfel încât măsurarea proprietăților uneia determină proprietățile celeilalte cerința calculului cuantic.
Care este problema?
Cu toate acestea, această încurcătură este fragilă. Atunci când qubiții întâmpină schimbări subtile în mediul lor, își pierd „cantitatea”, care este necesară pentru implementarea algoritmilor cuantici. Acest lucru limitează cele mai puternice computere cuantice la mai puțin de 100 de qubiți și necesită prea multe resurse.
Pentru a pune în practică calculul cuantic,inginerii trebuie să-și mărească puterea de calcul. Autorii studiului au făcut progrese în această problemă: au creat molecule care protejează comportamentul cuantic.
Există o soluție
Oamenii de știință au dezvoltat molecule micicare includ atomi de calciu și oxigen și acționează ca qubiți. Astfel de structuri calciu-oxigen formează ceea ce chimiștii numesc un grup funcțional. Ele pot fi conectate la aproape orice altă moleculă și, de asemenea, îi conferă proprietăți neobișnuite.
Echipa a arătat că sunt funcționalegrupurile își mențin structura dorită chiar și atunci când sunt atașate la molecule mult mai mari. Qubiții lor chimici rezistă chiar și la răcirea cu laser, o cerință cheie pentru calculul cuantic.
Unde duce?
Dacă asociem un grup funcţional cuanticcu o suprafață sau o moleculă lungă, atunci un număr mare de qubiți poate fi controlat, explică autorii studiului. În plus, scalarea va fi foarte ieftină. „Atomul este unul dintre cele mai ieftine lucruri din univers. Poți să faci oricât de multe dintre ele vrei”, au observat oamenii de știință.
În plus, cuantic funcționalGrupul va fi util pentru descoperiri fundamentale în chimie și științele vieții. De exemplu, va ajuta oamenii de știință să învețe mai multe despre structura și funcțiile diferitelor molecule și substanțe chimice din corpul uman.
De asemenea, qubiții pot fi folosiți cainstrumente de măsurare foarte sensibile. Principalul lucru este să le protejați astfel încât să supraviețuiască în medii dificile: de exemplu, în sistemele biologice. Apoi oamenii de știință vor obține o mulțime de informații noi despre lumea noastră.
Cu toate acestea, dezvoltarea unui computer cuantico bază chimică ar putea dura zeci de ani în mod realist și nu neapărat să aibă succes, concluzionează oamenii de știință. Primul pas este să legați qubiții de molecule mai mari, să îi faceți să interacționeze ca procesoarele fără semnale nedorite și să-i încurcăți astfel încât să funcționeze ca un sistem.
Citeste mai mult:
În curând, o furtună solară va lovi Pământul: materialul zboară cu o viteză de 800 km/s
Oamenii de știință au filmat o creatură ciudată cu tentacule, pe care au confundat-o cu o floare
Rusia părăsește ISS: ce se va întâmpla acum și de ce întreținerea stației este amenințată