Οι επιστήμονες εργάζονται εδώ και χρόνια για την εφαρμογή του κβαντικού υπολογισμού σε πρακτική καθημερινή χρήση. Αν και οι πρώτες επιτυχημένες επιδείξεις τέτοιας τεχνολογίας πραγματοποιήθηκαν στα τέλη της δεκαετίας του 1990, οι κβαντικοί υπολογιστές είναι εύθραυστοι και απαιτούν σοβαρή συντήρηση για να διασφαλιστεί η ομαλή λειτουργία τους, καθιστώντας τη δημιουργία τους για χρήση σε καθημερινές εφαρμογές αρκετά πρόκληση.
Ένα από τα πιο πολύπλοκα μέρη ενός κβαντικού υπολογιστή είναι το υπεραγώγιμο qubit, ένα συστατικό του κβαντικού υπολογισμού που περιέχει επαγωγείς και πυκνωτές και βασίζεται σε υπεραγώγιμα κυκλώματα. Ωστόσο, σύμφωνα με πρόσφατη έρευνα, το υπεραγώγιμο qubit μπορεί να συρρικνώνεται χάρη στους επιστήμονες του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης που αναπτύσσουν έναν νέο τύπο qubit χρησιμοποιώντας εξαιρετικά λεπτά υλικά.
Ένα qubit είναι ένα στοιχείο της τεχνολογίας που είναι δύσκολο να κατανοηθεί γιατί φέρει μαζί του όλες τις αβεβαιότητες της κβαντικής μηχανικής. Ενώ ένα κανονικό bit υπολογιστή είναι δυαδικό, που σημαίνει είτε 1 είτε 0, ένα qubit μπορεί να είναι 1, 0 ή και τα δύο ταυτόχρονα. Αυτό οφείλεται στην κβαντική υπέρθεση, όπου δύο διαφορετικά μήκη κύματος ή σωματίδια μπορούν να συνδυαστούν έτσι ώστε να συνυπάρχουν στον ίδιο χώρο. Ουσιαστικά, ένα σωματίδιο μπορεί να βρίσκεται σε δύο σημεία ταυτόχρονα, κάτι που επιτρέπει σε ένα qubit να είναι 1 ή 0 ταυτόχρονα. Αυτό επιτρέπει στους κβαντικούς υπολογιστές να εξοικονομούν χώρο για δεδομένα, καθώς και να εκτελούν αλγόριθμους πιο αποτελεσματικά.
Για να λειτουργήσουν, τα qubits πρέπει να διατηρούνται σε θερμοκρασία παγώματος κοντά στο απόλυτο μηδέν Kelvin. Αυτό καθιστά την κατασκευή ενός κβαντικού υπολογιστή ακριβή και πολύ δύσκολη. Επειδή αυτά τα qubits χρησιμοποιούν επίσης μεμονωμένα σωματίδια, μπορεί να είναι πολύ ευάλωτα σε άλλους κραδασμούς, ακόμη και μικρούς. Τα περισσότερα qubit αποτελούνται από ένα ειδικό υπεραγώγιμο κύκλωμα αλουμινίου που θα μπορούσε να κάνει έναν κβαντικό υπολογιστή μαζικό.
Οι επιστήμονες του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης αμφισβητούν το συμβατικό μέγεθος των qubits χρησιμοποιώντας ένα εξαιρετικά λεπτό υλικό. Αυτά τα υλικά, όπως το νιτρίδιο του βορίου, έχουν μόνο μερικά στρώματα πάχους. Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν εξαγωνικό νιτρίδιο βορίου για να σχηματίσουν τον μονωτή μέσα στον πυκνωτή qubit. Αυτό επιτρέπει τη μείωση του μεγέθους του πυκνωτή, καθιστώντας τα qubits μικρότερα συνολικά. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι μπορούν να δημιουργήσουν qubits κατά ένα εκατοστό μικρότερα από το παραδοσιακό μέγεθος από το νέο υλικό.
Αυτό όχι μόνο θα συμβάλει στη μείωση του μεγέθους του κβαντικού υπολογιστή, αλλά θα μειώσει επίσης τις παρεμβολές ή τις παρεμβολές μεταξύ των qubits που μπορεί να επηρεάσουν τη λειτουργία του κβαντικού υπολογιστή.
Ενώ αυτή η έρευνα υποδηλώνει ότι απομένει πολλή δουλειά να γίνει, υπογραμμίζει ένα σημαντικό βήμα προς την κατεύθυνση να γίνουν οι κβαντικοί υπολογιστές πιο αποδεκτοί. Με μικρότερες συσκευές, θα είναι εύκολο για την κοινωνία να χρησιμοποιήσει αυτές τις μηχανές, καθιστώντας τους κβαντικούς υπολογιστές σημαντικό μέρος του μέλλοντός μας.
Διαβάστε επίσης:
- Κυκλοφόρησε ο πρώτος κβαντικός υπολογιστής της Ευρώπης με περισσότερα από 5000 qubits
- 100 χρόνια κβαντικής φυσικής: Από τις θεωρίες της δεκαετίας του 1920 στους υπολογιστές»uters