Key takeaways
- Enkla mekaniska enheter inspirerade till ett nyligen framsteg inom kvantberäkning.
- Stanford-forskare uppfann en datorteknik med akustiska enheter som utnyttjar rörelse.
- Quantum computing har gjort betydande framsteg de senaste åren, framför allt med demonstrationen av så kallad kvantöverhöghet.
Agnetta Cleland
Praktiska kvantdatorer kan vara ett steg närmare verkligheten tack vare ny forskning inspirerad av enkla mekaniska enheter.
Forskare från Stanford University hävdar att de har utvecklat en kritisk experimentell enhet för framtida kvantfysikbaserade teknologier. Tekniken involverar akustiska instrument som utnyttjar rörelse, till exempel oscillatorn som mäter rörelse i telefoner. Det är en del av en växande ansträngning att utnyttja kvantmekanikens märkliga krafter för datoranvändning.
"Medan många företag experimenterar med kvantdatorer idag, är praktiska tillämpningar bortom "proof of concept"-projekt förmodligen 2-3 år bort, säger Yuval Boger, marknadschef för kvantdatorföretaget Classiq till Lifewire i en e-postintervju. "Under dessa år kommer större och mer kapabla datorer att introduceras och mjukvaruplattformar som gör det möjligt att dra nytta av dessa kommande maskiner kommer att antas."
Mekaniska systems roll i kvantberäkning
Forskarna vid Stanford försöker få ner fördelarna med mekaniska system till kvantskalan. Enligt deras senaste studie publicerad i tidskriften Nature, uppnådde de detta mål genom att förena små oscillatorer med en krets som kan lagra och bearbeta energi i en qubit, eller kvant "bit" av information. Qubits genererar kvantmekaniska effekter som kan driva avancerade datorer.
Sättet verkligheten fungerar på den kvantmekaniska nivån skiljer sig mycket från vår makroskopiska upplevelse av världen.
"Med den här enheten har vi visat ett viktigt nästa steg i att försöka bygga kvantdatorer och andra användbara kvantenheter baserade på mekaniska system", sa Amir Safavi-Naeini, ledande författare till tidningen. nyhetssläpp. "Vi funderar i huvudsak på att bygga "mekaniska kvantmekaniska" system."
Att tillverka de små mekaniska enheterna tog mycket arbete. Teamet var tvungen att tillverka hårdvarukomponenter i nanometerskala upplösningar och sätta dem på två kiseldatachips. Forskarna gjorde sedan en sorts smörgås som satte ihop de två markerna, så elementen på den nedre markerna var vända mot dem på den övre halvan.
Det nedre chippet har en supraledande krets av aluminium som bildar enhetens qubit. Att skicka mikrovågspulser in i denna krets genererar fotoner (ljuspartiklar), som kodar en kvantitet information i maskinen.
Till skillnad från konventionella elektriska enheter, som lagrar bitar som spänningar som representerar antingen en 0 eller en 1, kan qubits i kvantmekaniska enheter också representera kombinationer av 0 och 1 samtidigt. Fenomenet som kallas superposition gör att ett kvantsystem kan lämnas i flera kvanttillstånd samtidigt tills systemet mäts.
"Sättet verkligheten fungerar på den kvantmekaniska nivån skiljer sig mycket från vår makroskopiska upplevelse av världen", sa Safavi-Naeini.
Agnetta Cleland
Framsteg inom kvantberäkning
Quantum-teknologin går snabbt framåt, men det finns hinder att undanröja innan den är redo för praktiska tillämpningar, sa Itamar Sivan, VD för Quantum Machines, till Lifewire i en e-postintervju.
"Kvantberäkning är förmodligen den mest utmanande månbilden vi som samhälle är upptagna av just nu", sa Sivan. "För att det ska bli praktiskt kommer det att kräva betydande framsteg och genombrott i flera lager av kvantberäkningsstacken."
För närvarande hemsöks kvantdatorer av brus, vilket innebär att qubits med tiden blir så bullriga att vi inte har något sätt att förstå data som finns på dem, och de blir värdelösa, Zak Romaszko, en ingenjör med sa företaget Universal Quantum i ett e-postmeddelande.
"I praktiken betyder detta att algoritmer för kvantdatorer är begränsade till endast en liten mängd tid eller antal operationer innan fel," sa Romaszko. "Det är inte klart om denna bullriga regim kan ge praktiska resultat, även om flera forskare tror att simulering av baskemikalier är inom räckhåll."
Quantum computing har gjort betydande framsteg de senaste åren, framför allt med demonstrationen av så kallad "kvantöverhöghet" där en kvantdator utförde en operation som författarna hävdade skulle ha tagit en vanlig maskin omkring 10 000 år att slutföra. "Det har varit en debatt om huruvida en vanlig dator skulle ha tagit så lång tid, men det är fortfarande en anmärkningsvärd demonstration", sa Romaszko.
När de tekniska hindren är lösta förutspår Sivan att inom några år kommer kvantberäkningar att börja ha en betydande inverkan på allt från kryptografi till upptäckt av vaccin."Föreställ dig hur annorlunda Covid-19-pandemin skulle ha varit om kvantdatorer kunde hjälpa till att upptäcka ett vaccin på en bråkdel av tiden", sa han.
