Ausztrál tudósok megalkották a világ első kvantumszámítógép-áramkörét – egy olyan áramkört, amely a klasszikus számítógépes chip összes alapvető összetevőjét tartalmazza, de kvantumléptékben. A Nature folyóiratban tegnap megjelent mérföldkőnek számító felfedezés kilenc éve készült.
"Ez egy izgalmas felfedezés a karrierem során" - mondta Michelle Simmons vezető szerző és kvantumfizikus, a Silicon Quantum Computing alapítója és az UNSW kvantumszámítási és kommunikációs technológiai kiválósági központjának igazgatója a ScienceAlertnek.
Simmons és csapata nemcsak létrehozta azt, ami lényegében egy funkcionális kvantumprocesszor, hanem sikeresen tesztelték is egy kis molekula szimulálásával, amelyben minden atom több kvantumállapottal rendelkezik – amit egy hagyományos számítógép nehezen érhetne el.
Ez azt sugallja, hogy egy lépéssel közelebb kerültünk ahhoz, hogy végre kiaknázzuk a kvantumfeldolgozás erejét, hogy jobban megértsük a minket körülvevő világot, még a legkisebb léptékben is.
„Az 1950-es években Richard Feynman azt mondta, hogy soha nem fogjuk megérteni, hogyan működik a világ – hogyan működik a természet –, hacsak nem kezdjük el ugyanezt a skálát” – mondta Simmons a ScienceAlertnek. „Ha ezen a szinten elkezdjük megérteni az anyagokat, akkor olyan dolgokat alkothatunk, amilyeneket még soha nem készítettek. A kérdés az, hogyan lehet ténylegesen irányítani a természetet ezen a szinten?"
A kvantumszámítás területén való ugrás érdekében a kutatók pásztázó alagútmikroszkópot használtak ultramagas vákuumban, hogy kvantumpontokat szubnanométeres pontossággal helyezzenek el. Az egyes kvantumpontok helyének megfelelőnek kell lennie, hogy a séma utánozni tudja, hogyan mozognak az elektronok a poliacetilén molekulában egy vagy két kötést tartalmazó szénsor mentén.
A legnehezebb az volt, hogy pontosan kitaláljuk, hány foszforatomnak kell lennie az egyes kvantumpontokban, az egyes pontok közötti pontos távolságot, majd megtervezni egy gépet, amely pontos sorrendben el tudja helyezni az apró pontokat egy szilícium chipben. Ha a kvantumpontok túl nagyok, a két pont közötti kölcsönhatás "túl nagy lesz ahhoz, hogy egymástól függetlenül vezérelhetőek legyenek" - mondják a kutatók.
Szintén érdekes:
- Az IBM bejelentette, hogy 4000 kvbites kvantumprocesszort tervez létrehozni
- A kutatók megdöntötték a kvantumtitkosított kommunikáció világrekordját
A poliacetilénre esett a választás, mert ez egy jól ismert modell, és ezért felhasználható annak bizonyítására, hogy a számítógép helyesen modellezi az elektronok mozgását a molekulán keresztül.
Mivel a tudósok jelenleg korlátozottan ismerik a molekulák atomi léptékű működését, sok feltételezés jár az új anyagok létrehozásával kapcsolatban. "A szent grálok egyike mindig is a magas hőmérsékletű szupravezetők gyártása volt" - mondja Simmons. A kvantumszámítás egy másik lehetséges alkalmazása a mesterséges fotoszintézis tanulmányozása, valamint a fény kémiai energiává alakításának tanulmányozása szerves láncreakciókon keresztül.
Egy másik nagy probléma, amelyet a kvantumszámítógépek megoldhatnak, a műtrágyák létrehozása. A nitrogén hármas kötései jelenleg magas hőmérsékleten és nyomáson, vaskatalizátor jelenlétében bomlanak le, hogy fix nitrogént képezzenek a műtrágyához. Ha egy másik katalizátort talál, amely hatékonyabbá teheti a műtrágyát, sok pénzt és energiát takaríthat meg.
Segíthet Ukrajnának az orosz megszállók elleni küzdelemben. Ennek legjobb módja, ha adományokat adományoz az ukrán fegyveres erőknek ezen keresztül Savelife vagy a hivatalos oldalon keresztül NBU.
Olvassa el még:
- Ausztráliában telepítették a világ első hűtetlen kvantumszámítógépét
- A tudósok megtalálták a módot a relativitáselmélet és a kvantummechanika ötvözésére