Αυστραλοί επιστήμονες δημιούργησαν το πρώτο κύκλωμα κβαντικού υπολογιστή στον κόσμο - ένα κύκλωμα που περιέχει όλα τα βασικά στοιχεία ενός κλασικού τσιπ υπολογιστή, αλλά σε κβαντική κλίμακα. Η ανακάλυψη ορόσημο, που δημοσιεύτηκε χθες στο περιοδικό Nature, ήταν εννέα χρόνια στο στάδιο της προετοιμασίας.
"Αυτή είναι μια συναρπαστική ανακάλυψη στην καριέρα μου", δήλωσε στο ScienceAlert η ανώτερη συγγραφέας και κβαντική φυσική Michelle Simmons, ιδρύτρια του Silicon Quantum Computing και διευθύντρια του Κέντρου Αριστείας για Κβαντικούς Υπολογιστές και Τεχνολογίες Επικοινωνίας του UNSW.
Όχι μόνο η Simmons και η ομάδα της δημιούργησαν αυτό που είναι ουσιαστικά ένας λειτουργικός κβαντικός επεξεργαστής, αλλά τον έχουν επίσης δοκιμάσει με επιτυχία προσομοιώνοντας ένα μικρό μόριο στο οποίο κάθε άτομο έχει πολλαπλές κβαντικές καταστάσεις – κάτι που ένας παραδοσιακός υπολογιστής θα δυσκολευόταν να πετύχει.
Αυτό υποδηλώνει ότι είμαστε τώρα ένα βήμα πιο κοντά στο να αξιοποιήσουμε επιτέλους τη δύναμη της κβαντικής επεξεργασίας για να κατανοήσουμε καλύτερα τον κόσμο γύρω μας, ακόμη και στη μικρότερη κλίμακα.
«Στη δεκαετία του 1950, ο Ρίτσαρντ Φάινμαν είπε ότι δεν θα καταλάβουμε ποτέ πώς λειτουργεί ο κόσμος -- πώς λειτουργεί η φύση -- εκτός και αν αρχίσουμε να το κάνουμε στην ίδια κλίμακα», είπε ο Σίμονς στο ScienceAlert. «Αν μπορούμε να αρχίσουμε να κατανοούμε τα υλικά σε αυτό το επίπεδο, μπορούμε να δημιουργήσουμε πράγματα που δεν έχουν φτιαχτεί ποτέ πριν. Το ερώτημα είναι πώς να ελέγξετε πραγματικά τη φύση σε αυτό το επίπεδο;».
Για να κάνουν ένα άλμα στον τομέα των κβαντικών υπολογιστών, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα μικροσκόπιο σάρωσης σήραγγας σε εξαιρετικά υψηλό κενό για να τοποθετήσουν κβαντικές κουκκίδες με ακρίβεια υπονανομέτρου. Η θέση κάθε κβαντικής κουκκίδας πρέπει να είναι σωστή, ώστε το σχήμα να μπορεί να μιμείται τον τρόπο με τον οποίο τα ηλεκτρόνια κινούνται κατά μήκος μιας σειράς ανθράκων με έναν ή δύο δεσμούς στο μόριο πολυακετυλενίου.
Το πιο δύσκολο κομμάτι ήταν να υπολογίσουμε πόσα ακριβώς άτομα φωσφόρου θα έπρεπε να υπάρχουν σε κάθε κβαντική κουκκίδα, την ακριβή απόσταση μεταξύ κάθε κουκκίδας και, στη συνέχεια, να σχεδιάσουμε μια μηχανή που θα μπορούσε να τοποθετήσει τις μικροσκοπικές κουκκίδες με ακριβή σειρά μέσα σε ένα τσιπ πυριτίου. Εάν οι κβαντικές κουκκίδες είναι πολύ μεγάλες, η αλληλεπίδραση μεταξύ των δύο κουκκίδων γίνεται «πολύ μεγάλη για να ελέγχεται ανεξάρτητα η μία από την άλλη», λένε οι ερευνητές.
Επίσης ενδιαφέρον:
Το πολυακετυλένιο επιλέχθηκε επειδή είναι ένα πολύ γνωστό μοντέλο και επομένως μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να αποδείξει ότι ο υπολογιστής μοντελοποιεί σωστά την κίνηση των ηλεκτρονίων μέσω του μορίου.
Επειδή οι επιστήμονες έχουν επί του παρόντος περιορισμένη κατανόηση του πώς λειτουργούν τα μόρια σε ατομική κλίμακα, υπάρχουν πολλές υποθέσεις που εμπλέκονται στη δημιουργία νέων υλικών. «Ένα από τα ιερά δισκοπότηρα ανέκαθεν κατασκευάζει υπεραγωγούς υψηλής θερμοκρασίας», λέει ο Simmons. Μια άλλη πιθανή εφαρμογή του κβαντικού υπολογισμού είναι η μελέτη της τεχνητής φωτοσύνθεσης και του τρόπου με τον οποίο το φως μετατρέπεται σε χημική ενέργεια μέσω οργανικών αλυσιδωτών αντιδράσεων.
Ένα άλλο μεγάλο πρόβλημα που μπορούν να λύσουν οι κβαντικοί υπολογιστές είναι η δημιουργία λιπασμάτων. Οι τριπλοί δεσμοί αζώτου διασπώνται επί του παρόντος υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης παρουσία ενός καταλύτη σιδήρου για τη δημιουργία σταθερού αζώτου για λίπασμα. Η εύρεση ενός άλλου καταλύτη που μπορεί να κάνει το λίπασμα πιο αποτελεσματικό μπορεί να εξοικονομήσει πολλά χρήματα και ενέργεια.
Μπορείτε να βοηθήσετε την Ουκρανία να πολεμήσει ενάντια στους Ρώσους εισβολείς. Ο καλύτερος τρόπος για να γίνει αυτό είναι να δωρίσετε χρήματα στις Ένοπλες Δυνάμεις της Ουκρανίας μέσω Savelife ή μέσω της επίσημης σελίδας NBU.
Διαβάστε επίσης:
Αφήστε μια απάντηση