Forskere har arbejdet i årevis på implementering af kvantecomputere i praktisk daglig brug. Selvom de første vellykkede demonstrationer af en sådan teknologi fandt sted i slutningen af 1990'erne, er kvantecomputere skrøbelige og kræver seriøs vedligeholdelse for at sikre deres problemfri drift, hvilket gør deres skabelse til brug i hverdagsapplikationer til noget af en udfordring.
En af de mest komplekse dele af en kvantecomputer er den superledende qubit, en komponent af kvanteberegning, der indeholder induktorer og kondensatorer og er afhængig af superledende kredsløb. Men ifølge nyere forskning kan den superledende qubit krympe takket være forskere ved Massachusetts Institute of Technology, der udvikler en ny type qubit ved hjælp af ultratynde materialer.
En qubit er et vanskeligt element af teknologi at forstå, fordi det bærer alle kvantemekanikkens usikkerheder med sig. Mens en normal computerbit er binær, hvilket betyder enten 1 eller 0, kan en qubit være 1, 0 eller begge dele på samme tid. Dette skyldes kvantesuperposition, hvor to forskellige bølgelængder eller partikler kan kombineres, så de sameksisterer i det samme rum. Grundlæggende kan en partikel være to steder på samme tid, hvilket gør det muligt for en qubit at være 1 eller 0 på samme tid. Dette gør det muligt for kvantecomputere at spare plads til data, samt udføre algoritmer mere effektivt.
For at fungere skal qubits holdes ved en frysetemperatur tæt på det absolutte nul Kelvin. Dette gør det dyrt og meget vanskeligt at bygge en kvantecomputer. Fordi disse qubits også bruger individuelle partikler, kan de være meget sårbare over for andre vibrationer, selv små. De fleste qubits består af et specielt superledende aluminiumskredsløb, der kunne gøre en kvantecomputer massiv.
Forskere ved Massachusetts Institute of Technology udfordrer den konventionelle størrelse af qubits ved at bruge et ultratyndt materiale. Disse materialer, såsom bornitrid, er kun et par lag tykke. Forskerne brugte hexagonal bornitrid til at danne isolatoren inde i qubit-kondensatoren. Dette gør det muligt at reducere størrelsen af kondensatoren, hvilket gør qubits mindre samlet. Forskerne fandt ud af, at de kan skabe qubits en hundrededel mindre end den traditionelle størrelse fra det nye materiale.
Dette vil ikke kun hjælpe med at reducere størrelsen af kvantecomputeren, men også reducere interferensen eller krydstale mellem qubits, der kan forstyrre driften af kvantecomputeren.
Selvom denne forskning tyder på, at der stadig er meget arbejde at gøre, fremhæver den et vigtigt skridt hen imod at gøre kvantecomputere mere acceptable. Med mindre enheder vil det være nemt for samfundet at bruge disse maskiner, hvilket gør kvantedatabehandling til en vigtig del af vores fremtid.
Læs også:
- Europas første kvantecomputer med mere end 5000 qubits er blevet lanceret
- 100 års kvantefysik: Fra teorier fra 1920'erne til computere'livmodere