دانشمندان استرالیایی اولین مدار کامپیوتر کوانتومی جهان را ایجاد کردند - مداری که شامل تمام اجزای اصلی یک تراشه کامپیوتری کلاسیک است، اما در مقیاس کوانتومی. این کشف مهم که دیروز در مجله نیچر منتشر شد، نه سال در دست ساخت بود.
میشل سیمونز، نویسنده ارشد و فیزیکدان کوانتومی، موسس محاسبات کوانتومی سیلیکون و مدیر مرکز تعالی فناوری‌های ارتباطات و محاسبات کوانتومی UNSW، به ScienceAlert گفت: «این یک کشف هیجان‌انگیز در حرفه من است.
سیمونز و تیمش نه تنها چیزی را ایجاد کرده اند که اساساً یک پردازنده کوانتومی کاربردی است، بلکه با شبیه سازی یک مولکول کوچک که در آن هر اتم چندین حالت کوانتومی دارد، آن را با موفقیت آزمایش کرده اند - چیزی که یک کامپیوتر سنتی برای رسیدن به آن مشکل دارد.
این نشان می‌دهد که ما اکنون یک قدم به استفاده از قدرت پردازش کوانتومی برای درک بهتر دنیای اطرافمان، حتی در کوچک‌ترین مقیاس، نزدیک‌تر شده‌ایم.
سیمونز به ScienceAlert گفت: «در دهه 1950، ریچارد فاینمن گفت که ما هرگز نمی‌فهمیم جهان چگونه کار می‌کند - طبیعت چگونه کار می‌کند - مگر اینکه بتوانیم آن را در همان مقیاس شروع کنیم. «اگر بتوانیم مواد را در این سطح درک کنیم، می‌توانیم چیزهایی خلق کنیم که قبلاً هرگز ساخته نشده‌اند. سوال این است که چگونه می توان طبیعت را در این سطح کنترل کرد؟».
برای ایجاد جهشی در زمینه محاسبات کوانتومی، محققان از یک میکروسکوپ تونلی روبشی در خلاء بسیار بالا برای قرار دادن نقاط کوانتومی با دقت زیر نانومتری استفاده کردند. مکان هر نقطه کوانتومی باید درست باشد تا این طرح بتواند نحوه حرکت الکترون ها در امتداد ردیفی از کربن با یک یا دو پیوند در مولکول پلی استیلن را تقلید کند.
سخت‌ترین قسمت این بود که دقیقاً تعداد اتم‌های فسفر را در هر نقطه کوانتومی، فاصله دقیق بین هر نقطه، و سپس طراحی ماشینی طراحی کنیم که بتواند نقاط ریز را به ترتیب دقیق در داخل یک تراشه سیلیکونی قرار دهد. محققان می گویند اگر نقاط کوانتومی بیش از حد بزرگ باشند، برهمکنش بین دو نقطه "بسیار بزرگتر از آن می شود که مستقل از یکدیگر کنترل شوند."
همچنین جالب:
- IBM اعلام کرده است که قصد دارد یک پردازنده کوانتومی 4000 کیوبیتی ایجاد کند
- محققان رکورد جهانی ارتباطات رمزگذاری شده کوانتومی را شکستند
پلی استیلن به این دلیل انتخاب شد که یک مدل شناخته شده است و بنابراین می توان از آن برای اثبات اینکه کامپیوتر به درستی حرکت الکترون ها را از طریق مولکول مدل می کند استفاده کرد.
از آنجا که دانشمندان در حال حاضر درک محدودی از نحوه عملکرد مولکول ها در مقیاس اتمی دارند، فرضیات زیادی در ایجاد مواد جدید وجود دارد. سیمونز می گوید: «یکی از جام های مقدس همیشه ساخت ابررساناهای با دمای بالا بوده است. یکی دیگر از کاربردهای بالقوه محاسبات کوانتومی، مطالعه فتوسنتز مصنوعی و چگونگی تبدیل نور به انرژی شیمیایی از طریق واکنش های زنجیره ای آلی است.
مشکل بزرگ دیگری که کامپیوترهای کوانتومی می توانند حل کنند، ایجاد کودهای شیمیایی است. پیوندهای سه گانه نیتروژن در حال حاضر تحت شرایط دما و فشار بالا در حضور یک کاتالیزور آهن شکسته می شوند تا نیتروژن ثابت برای کود ایجاد شود. یافتن کاتالیزور دیگری که بتواند کود را موثرتر کند، می تواند در هزینه و انرژی بسیار صرفه جویی کند.
شما می توانید به اوکراین در مبارزه با مهاجمان روسی کمک کنید. بهترین راه برای انجام این کار، کمک مالی به نیروهای مسلح اوکراین است Savelife یا از طریق صفحه رسمی NBU.
همچنین بخوانید:
- اولین کامپیوتر کوانتومی خنک نشده جهان در استرالیا نصب شد
- دانشمندان راهی برای ترکیب نظریه نسبیت و مکانیک کوانتومی یافته اند