Key takeaways
- Ny forskning har avslöjat ett sätt att göra kvantbitar med hjälp av kristaller.
- Upptäckten kan hjälpa till att frigöra potentialen i kvantberäkningsrevolutionen.
- Men experter säger att du inte ska förvänta dig att kvantdatorer ska ersätta din bärbara dator när som helst snart.
Fysiker utnyttjar de konstiga sätten att atomer interagerar med varandra för att bygga kvantdatorer.
Atomdefekter i vissa kristaller kan hjälpa till att frigöra potentialen hos kvantberäkningsrevolutionen, enligt upptäckter som gjorts av forskare vid Northeastern University. Forskarna sa att de hade upptäckt ett nytt sätt att göra en kvantbit med hjälp av kristallerna. Framsteg inom kvantteknologier, som använder egenskaperna hos kvantfysiken som kallas entanglement, skulle kunna möjliggöra kraftfullare och energieffektivare enheter.
"Entanglement är ett fint ord för att skapa en relation mellan partiklar som får dem att agera som om de är sammanbundna", sa Vincent Berk, CRO & CSO på kvantdatorföretaget Quantum Xchange till Lifewire i en e-postintervju.
"Det här förhållandet är speciellt genom att det tillåter handlingar på en partikel att ha effekt på en annan. Det är precis där beräkningskraften kommer in: när en saks tillstånd kan förändras eller påverka en annans tillstånd Faktum är att vi, baserat på denna galna förvecklingsbindning, kan representera alla möjliga resultat av en beräkning i bara några få partiklar."
Quantum Bits
Forskare förklarade i en ny artikel i Nature att defekter i en viss klass av material, närmare bestämt tvådimensionella dikalkogenider av övergångsmetall, innehöll de atomära egenskaperna för att göra en kvantbit, eller qubit för kort, vilket är byggnaden block för kvantteknik.
"Om vi kan lära oss att skapa qubits i denna tvådimensionella matris, det är en stor, stor sak", sa Arun Bansil, fysikprofessor vid Northeastern och medförfattare till tidningen, i nyheterna release.
Bansil och hans kollegor sållade igenom hundratals olika materialkombinationer för att hitta de som kan vara värd för en qubit med hjälp av avancerade datoralgoritmer.
"När vi tittade på många av dessa material hittade vi till slut bara en handfull livskraftiga defekter - ungefär ett dussin", sa Bansil. "Både material och typ av defekt är viktiga här eftersom det i princip finns många typer av defekter som kan skapas i vilket material som helst."
En kritisk upptäckt är att den så kallade "antisite"-defekten i filmer av den tvådimensionella övergångsmetallen dikalkogenider bär med sig något som kallas "spin". Spin, även kallad rörelsemängd, beskriver en grundläggande egenskap hos elektroner definierade i ett av två potentiella tillstånd: upp eller ner, sa Bansil.
En grundläggande princip inom kvantmekaniken är att saker som – atomer, elektroner, fotoner – ständigt interagerar i större eller mindre utsträckning, sa Mark Mattingley-Scott, VD EMEA på kvantberäkningsföretaget Quantum Brilliance, i en e-post.
Om vi kan lära oss hur man skapar qubits i denna tvådimensionella matris är det en stor sak.
"Kvantdatorer utnyttjar detta ömsesidiga beroende mellan qubits, som i huvudsak är det enklast möjliga kvantmekaniska systemet, för att drastiskt öka antalet lösningar vi kan utforska parallellt när vi kör ett kvantprogram", tillade han.
Quantum Leap
Trots det senaste genombrottet i qubits, förvänta dig inte att kvantdatorer ska ersätta din bärbara dator när som helst snart. Forskare vet fortfarande inte det bästa fysiska systemet för att bygga en kvantdator, sa Michael Raymer, en fysikprofessor vid University of Oregon som studerar kvantberäkning, till Lifewire i ett mejl.
"Det är troligt att det under det kommande decenniet inte kommer att finnas någon storskalig universell QC som kan lösa alla välformulerade kvantproblem", sa Raymer. "Så människor bygger prototyper med hjälp av olika materialplattformar."
Några av de mest avancerade prototyperna använder fångade joner, inklusive de som byggts av företag som ionQ och Quantinuum. "Dessa har fördelen att alla atomer av en enda typ (säg natrium) är strikt identiska, en mycket användbar egenskap", sa Raymer.
Framtida applikationer för kvantberäkning är obegränsade, säger boosters.
"Att svara på den här frågan är som att svara på samma fråga om digitala datorer på 1960-talet", sa Raymer. "Ingen förutspådde svaret korrekt då, och ingen kan göra det nu. Men forskarsamhället har full tilltro till att, om tekniken lyckas, kommer den att få lika stor effekt som halvledarrevolutionen på 1990-2000-talet."
