Fizika

A tudósok új módszert fedeznek fel a kvantumszámításnak szobahőmérsékleten történő munkavégzéshez

A tudósok új módszert fedeznek fel a kvantumszámításnak szobahőmérsékleten történő munkavégzéshez



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.

A kvantumszámítást már régóta a számítástechnika, talán a technológia jövőjeként dicsérik. Ez azt jelenti, hogy a normális használható körülmények között működő kvantum számítógép megtervezése nem könnyű feladat a kutatók számára.

Az egyik legnagyobb akadály, amellyel a kvantumszámítástechnikai kutatóknak foglalkozniuk kellett, az a hőmérséklet kezelése, amelyen ezeknek az eszközöknek működniük kell. A kvantum számítógépek történelmileg csak rendkívül alacsony laboratóriumi hőmérsékleteken működtek. Körülbelül-460 Fahrenheit fok, a kvantum számítógépek megtalálják az optimális üzemi hőmérsékletüket. Mint sejteni lehet, ez nem minden szobában könnyen elérhető hőmérséklet.

Mindezek ellenére a kutatók egy új módszert fedeztek fel, amely lehetővé teszi a kvantum számítógépek szobahőmérsékleten történő működését. Ez súlyosan csökkentheti a költségeket és csökkentheti a kvantumeszköz létrehozásának akadályát.

A szabványos hőfeltételek mellett működő kvantumszámítógép létrehozása egy lépéssel közelebb hozza a kutatókat a kvantumszámítás különböző tömeges felhasználási módokhoz történő skálázásához.

Annak megértése, amit a kutatók felfedeztek

A legtöbb kvit, amelyek a kvantumszámítógépek működésében központi szerepet játszó kvantumrészecskék, csak szupravezető anyagokon működnek. A szupravezetők rendkívül alacsony hőmérsékleten működnek a legjobban. Ennek kiküszöbölése érdekében a kutatók megvizsgálták a szilícium-karbid hibáinak használatát, hogy helyette a kvbiteket a saját helyükön tartsák. Ez nemcsak egyszerűbb, de sokkal költséghatékonyabbá teszi a gépeket is.

KAPCSOLÓDÓ: A DIAMOND HÚROK GITÁR-HASZNÁLATÁNAK HANGOLÁSA JAVÍTJA A KVANTUM EMLÉKET, A TANULMÁNYOKAT

A szilícium-karbid vagy SiC nem új keletű a kvantumszámítástechnika világában. A kvantumszámítógépek potenciális birtokosaként egy ideje már feltárták. Azonban csak a svéd Linköpingi Egyetem kutatói fedezték fel, hogy ez kissé módosíthatja a szilícium-karbid szerkezeti tulajdonságait, hogy tökéletesen megtartsa a kubit.

A Nature-ben megjelent cikkükben ezt kell mondaniuk úttörő kutatásukról.

"Meghatározzuk a hátrányok körüli utat azáltal, hogy megmutatjuk, hogy egy megtervezett kvantumkút stabilizálhatja a kvóta töltöttségi állapotát. Sűrűség-funkcionális elmélet és kísérleti szinkrotron röntgendiffrakciós vizsgálatok felhasználásával elkészítünk egy modellt a szilíciumban korábban nem szereplő ponthibaközpontokra. keményfém, mint majdnem egymásra rakódó hiba axiális divacanciája, és mutassa meg, hogy ez a modell megmagyarázza ezeknek a hibáknak a fotoionizációval szembeni robusztusságát és a szobahőmérsékleti stabilitást.

Lényegében a kutatók atomszintű módosításokat hajtanak végre a szilícium-karbidon annak biztosítására, hogy képesek legyenek a qubiteket a helyükön tartani. Atom méretű hibákat követnek el abban az anyagban, amelyekben képesek qubitet tartani.

Igor Abrikosov, a NUST MISIS anyagmodellezési és fejlesztési laboratóriumának tudományos tanácsadója, a Linköpingi Egyetem Fizikai, Kémiai és Biológiai Tanszékének elméleti fizika osztályának vezetője ezt így magyarázta:

„A kvóta létrehozásához a kristályrács ponthibáját gerjesztik lézerrel, és amikor egy fotont bocsátanak ki, ez a hiba kezd lumineszkálni. Korábban bebizonyosodott, hogy a Si1 lumineszcenciájában hat csúcs figyelhető meg, PL1-től PL6-ig. Megtudtuk, hogy ez egy sajátos hibának köszönhető, amikor a rács két üres pozíciója közelében egyetlen „kiszorított” atomréteg, az úgynevezett egymásra rakáshiba jelenik meg ”

2019-ben a kutatók kísérleteztek az atom szintű típusmódosításokkal is, de az előző esetben gyémántokkal dolgoztak. A szilícium-karbid használatának előnye, hogy lényegesen olcsóbb, mint a gyémánt felhasználása.

A @yokohama_saigai kutatói geometriai spin-qubiteket hoztak létre és manipuláltak gyémánt NV központokban szobahőmérsékleten és nulla mágneses tér mellett. Hosszú életű kvantummemóriákat mutatnak be a kvantumismétlők univerzális holonómiai kapuján keresztül. //T.co/jB14QE3TZq

- Austin Bradley (@AustinToMars) 2018. augusztus 13

Elméletileg mindennek működnie kell, de mint sok dolog a kvantumvilágban, a kutatók elméleteinek tesztelése is nehezebb, mint gondolnád.

Mi áll a kutatók előtt

A szilícium-karbid felhasználásának fogalmai és matematikája a kvitek szobahőmérsékleten történő tartására mind igaz, de a kutatók számos gyakorlati akadályt még mindig akadályoznak.

Ki kell dolgozniuk egy olyan folyamatot, amely lehetővé teszi számukra, hogy a hibákat stratégiai szempontból pontosan ott helyezzék el az SiC-ben, ahol szükségük van rájuk. A kutatócsoportnak ehhez lényegében ki kell dolgoznia saját folyamatait, amelyek a csoport szerint egy ideig eltartanak.

KAPCSOLÓDÓ: Az új kutatások egy lépéssel közelebb visznek minket egy működőképes kvantumszámítógéphez

A nap végén a linköpingi egyetem csapata által tett felfedezések még mindig a kezdeti szakaszban mutatják be a gyakorlati hatékonyságot. Mindez azonban ígéretesnek tűnik, és hamarosan a kvantumtudósoknak sokkal könnyebb módja lehet a kvantum számítógépek magstruktúrájának fejlesztésére.


Nézd meg a videót: Bostoni Magyar Tudósklub: Kómár Péter - A DNS matematikája (Augusztus 2022).