Fizika

Zinātnieki atklāj jaunu veidu, kā panākt, lai kvantu skaitļošana darbotos istabas temperatūrā

Zinātnieki atklāj jaunu veidu, kā panākt, lai kvantu skaitļošana darbotos istabas temperatūrā



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kvantu skaitļošana jau sen tiek cildināta kā skaitļošanas nākotne, iespējams, kā tehnoloģiju nākotne. Tas nozīmē, ka kvantu datora konstruēšana, kas darbojas normālos izmantojamos apstākļos, pētniekiem nav viegls uzdevums.

Viens no lielākajiem šķēršļiem, kas jācenšas pievērsties kvantu skaitļošanas pētniekiem, ir apstrāde ar temperatūru, kurā šīm ierīcēm jādarbojas. Vēsturiski kvantu datori ir strādājuši tikai ārkārtīgi zemā laboratorijas temperatūrā. Apmēram-460 grādi pēc Fārenheita, kvantu datori atrod optimālo darba temperatūru. Kā varētu uzminēt, tā nav viegli sasniedzama temperatūra jebkurai telpai.

Viss, kas teica, pētnieki tikko ir atklājuši jaunu veidu, kas ļauj kvantu datoriem darboties istabas temperatūrā. Tas varētu ievērojami samazināt izmaksas un samazināt šķērsli iekļūšanai kvantu ierīces izveidē.

Izveidojot kvantu datoru, kas darbojas standarta termiskos apstākļos, pētnieki ir soli tuvāk kvantu skaitļošanas mērogošanai dažādiem masveida izmantošanas veidiem.

Izpratne par to, ko pētnieki atklāja

Lielākā daļa kubītu, kas ir kvantu daļiņas, kas ir centrālas kvantu datoru darbībai, darbojas tikai ar supravadošiem materiāliem. Supravadītāji vislabāk darbojas ārkārtīgi zemā temperatūrā. Lai to apietu, pētnieki izpētīja silīcija karbīda defektu izmantošanu, lai tā vietā turētu kvitus attiecīgajās vietās. Tas ir ne tikai vienkāršāk, bet arī padara mašīnas daudz rentablākas.

SAISTĪTĀS: DIAMONDA VIRZU ĢITĀRAS LĪDZEKĻU UZSKATĪŠANA UZLABO KVANTUMA ATMIŅU, STUDIJU ATRADI

Silīcija karbīds jeb SiC kvantu skaitļošanas pasaulē nav jauns. Tas jau kādu laiku ir pētīts kā potenciāls kvantu datoru turētājs. Tomēr tikai tad, kad pētnieki no Linčēpingas universitātes Zviedrijā atklāja, ka tas varētu nedaudz mainīt silīcija karbīda strukturālās īpašības, lai tas lieliski turētu kubitus.

Savā rakstā, kas publicēts Nature, tas ir sakāms par viņu revolucionārajiem pētījumiem.

"Mēs identificējam ceļu ap šiem trūkumiem, parādot, ka inženierijas kvantu urbums var stabilizēt kubīta lādiņa stāvokli. Izmantojot blīvuma funkcionālās teorijas un eksperimentālos sinhrotronu rentgena difrakcijas pētījumus, mēs izveidojam modeli iepriekš nepiešķirtiem punktu defektu centriem silīcijā. karbīds kā gandrīz sakraujošs defekta aksiālais dalījums un parādiet, kā šis modelis izskaidro šo defektu izturību pret fotojonizāciju un istabas temperatūras stabilitāti. "

Būtībā pētnieki silīcija karbīdā veic atoma līmeņa modifikācijas, lai nodrošinātu, ka viņi spēj noturēt kubitus savā vietā. Viņi izdara atoma izmēra defektus materiālā, kurā viņi var turēt kvītu.

Igors Abrikosovs, profesors, NUST MISIS materiālu modelēšanas un izstrādes laboratorijas zinātniskais padomnieks, Linčēpingas universitātes Fizikas, ķīmijas un bioloģijas katedras teorētiskās fizikas nodaļas vadītājs to izskaidroja šādi:

“Lai izveidotu kvītu, ar lāzeru tiek ierosināts kristāla režģa punkta defekts, un, izstarojot fotonu, šis defekts sāk luminiscēt. Iepriekš tika pierādīts, ka SiC luminiscencē tiek novērotas sešas virsotnes, attiecīgi nosauktas no PL1 līdz PL6. Mēs noskaidrojām, ka tas ir saistīts ar konkrētu defektu, kur netālu no divām brīvām vietām režģī parādās viens ‘pārvietots’ atoma slānis, ko dēvē par sakraušanas kļūdu ”.

2019. gadā pētnieki eksperimentēja arī ar atoma līmeņa tipa modifikācijām, taču iepriekšējā gadījumā viņi strādāja ar dimantiem. Silīcija karbīda izmantošanas priekšrocība ir tā, ka tas ir ievērojami lētāks nekā dimanta izmantošana.

Pētnieki vietnē @yokohama_saigai ir izveidojuši un manipulējuši ar ģeometriskiem spin qubit dimanta NV centros istabas temperatūrā un nulles magnētiskajā laukā. Viņi demonstrē ilgi dzīvojušas kvantu atmiņas, izmantojot universālus holonomiskos vārtus kvantu atkārtotājiem. Https://t.co/jB14QE3TZq

- Ostins Bredlijs (@AustinToMars) 2018. gada 13. augusts

Teorētiski tam visam vajadzētu darboties, taču, tāpat kā daudzas lietas kvantu pasaulē, pētnieku teoriju pārbaude faktiski ir grūtāka, nekā jūs domājat.

Kas pētniekiem priekšā

Visi silīcija karbīda izmantošanas jēdzieni un matemātika, kas nodrošina kvītu uzturēšanu istabas temperatūrā, ir pārbaudīti, taču pētniekiem joprojām ir vairāki praktiski šķēršļi.

Viņiem ir jāizstrādā process, kas ļaus stratēģiski ievietot defektus SiC tieši tur, kur viņiem tas nepieciešams. Pētnieku komandai būtībā ir jāattīsta savi procesi, lai to izdarītu, kas, pēc komandas domām, prasīs zināmu laiku.

SAISTĪTĀS: JAUNA PĒTNIECĪBA PIEVIENO VIENU SOLU TUVĀK DARBĪGAM KVANTUMDATORAM

Dienas beigās Linčēpingas universitātes komandas atklājumi joprojām ir agrīnā praktiskās efektivitātes demonstrēšanas posmā. Tomēr tas viss izskatās daudzsološi, un drīz kvantu zinātniekiem varētu būt daudz vienkāršāks veids, kā attīstīt kvantu datoru pamatstruktūru.


Skatīties video: The history of our world in 18 minutes. David Christian (Augusts 2022).