Wissenschaftler arbeiten seit Jahren an der Umsetzung von Quantencomputing in den praktischen Alltagseinsatz. Obwohl die ersten erfolgreichen Demonstrationen einer solchen Technologie Ende der 1990er Jahre stattfanden, sind Quantencomputer zerbrechlich und erfordern eine ernsthafte Wartung, um ihren reibungslosen Betrieb zu gewährleisten, was ihre Entwicklung für den Einsatz in alltäglichen Anwendungen zu einer ziemlichen Herausforderung macht.
Einer der komplexesten Teile eines Quantencomputers ist das supraleitende Qubit, eine Komponente des Quantencomputers, die Induktoren und Kondensatoren enthält und auf supraleitenden Schaltkreisen beruht. Jüngsten Forschungsergebnissen zufolge könnte das supraleitende Qubit jedoch schrumpfen, dank Wissenschaftlern des Massachusetts Institute of Technology, die einen neuen Qubit-Typ unter Verwendung ultradünner Materialien entwickeln.
Ein Qubit ist ein schwierig zu verstehendes Element der Technologie, da es alle Unsicherheiten der Quantenmechanik mit sich bringt. Während ein normales Computerbit binär ist, also entweder 1 oder 0, kann ein Qubit 1, 0 oder beides gleichzeitig sein. Dies liegt an der Quantenüberlagerung, bei der zwei verschiedene Wellenlängen oder Teilchen kombiniert werden können, sodass sie im selben Raum koexistieren. Im Wesentlichen kann sich ein Teilchen gleichzeitig an zwei Orten befinden, wodurch ein Qubit gleichzeitig 1 oder 0 sein kann.Dadurch können Quantencomputer Platz für Daten sparen und Algorithmen effizienter ausführen.
Um zu funktionieren, müssen Qubits bei einer Gefriertemperatur nahe dem absoluten Nullpunkt Kelvin gehalten werden. Das macht den Bau eines Quantencomputers teuer und sehr schwierig. Da diese Qubits auch einzelne Partikel verwenden, können sie sehr anfällig für andere Schwingungen sein, selbst kleine. Die meisten Qubits bestehen aus einem speziellen supraleitenden Aluminiumschaltkreis, der einen Quantencomputer massiv machen könnte.
Wissenschaftler des Massachusetts Institute of Technology fordern die herkömmliche Größe von Qubits heraus, indem sie ein ultradünnes Material verwenden. Diese Materialien wie Bornitrid sind nur wenige Schichten dick. Die Forscher verwendeten hexagonales Bornitrid, um den Isolator innerhalb des Qubit-Kondensators zu bilden. Dadurch kann die Größe des Kondensators reduziert werden, wodurch die Qubits insgesamt kleiner werden. Die Forscher fanden heraus, dass sie aus dem neuen Material Qubits erzeugen können, die um ein Hundertstel kleiner sind als die herkömmliche Größe.
Dies wird nicht nur dazu beitragen, die Größe des Quantencomputers zu reduzieren, sondern auch die Interferenz oder das Übersprechen zwischen den Qubits zu reduzieren, die den Betrieb des Quantencomputers stören können.
Während diese Forschung darauf hindeutet, dass noch viel zu tun bleibt, hebt sie einen wichtigen Schritt hervor, um Quantencomputer akzeptabler zu machen. Mit kleineren Geräten wird es für die Gesellschaft einfach sein, diese Maschinen zu nutzen, wodurch Quantencomputing zu einem wichtigen Teil unserer Zukunft wird.
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