Tutkijat ovat työskennelleet vuosia kvanttilaskennan toteuttamiseksi käytännön jokapäiväisessä käytössä. Vaikka ensimmäiset onnistuneet tällaisen tekniikan demonstraatiot tapahtuivat 1990-luvun lopulla, kvanttitietokoneet ovat hauraita ja vaativat vakavaa huoltoa varmistaakseen niiden sujuvan toiminnan, mikä tekee niiden luomisesta käytettäväksi jokapäiväisissä sovelluksissa melkoisen haasteellisen.
Yksi kvanttitietokoneen monimutkaisimmista osista on suprajohtava kubitti, kvanttilaskennan komponentti, joka sisältää induktoreita ja kondensaattoreita ja perustuu suprajohtaviin piireihin. Viimeaikaisten tutkimusten mukaan suprajohtava kubitti saattaa kuitenkin kutistua Massachusetts Institute of Technologyn tutkijoiden ansiosta, jotka kehittävät uudentyyppistä kubittia käyttämällä erittäin ohuita materiaaleja.
Kubitti on vaikeasti ymmärrettävä teknologian elementti, koska se kantaa mukanaan kaikki kvanttimekaniikan epävarmuustekijät. Vaikka tavallinen tietokonebitti on binäärinen, eli joko 1 tai 0, kubitti voi olla 1, 0 tai molemmat samanaikaisesti. Tämä johtuu kvantti superpositiosta, jossa kaksi eri aallonpituutta tai hiukkasta voidaan yhdistää niin, että ne esiintyvät rinnakkain samassa tilassa. Pohjimmiltaan hiukkanen voi olla kahdessa paikassa samaan aikaan, jolloin kubitti voi olla yhtä aikaa 1 tai 0. Näin kvanttitietokoneet voivat säästää tilaa datalle ja suorittaa algoritmeja tehokkaammin.
Toimiakseen kubitit on pidettävä pakkaslämpötilassa, joka on lähellä absoluuttista nollaa Kelviniä. Tämä tekee kvanttitietokoneen rakentamisesta kallista ja erittäin vaikeaa. Koska nämä kubitit käyttävät myös yksittäisiä hiukkasia, ne voivat olla hyvin herkkiä muille värähtelyille, jopa pienille. Useimmat kubitit koostuvat erityisestä suprajohtavasta alumiinipiiristä, joka voi tehdä kvanttitietokoneesta massiivisen.
Massachusetts Institute of Technologyn tutkijat haastavat kubittien tavanomaisen koon käyttämällä erittäin ohutta materiaalia. Nämä materiaalit, kuten boorinitridi, ovat vain muutaman kerroksen paksuisia. Tutkijat käyttivät kuusikulmaista boorinitridiä eristimen muodostamiseen kubittikondensaattorin sisään. Tämä mahdollistaa kondensaattorin koon pienentämisen, jolloin kubitit ovat yleisesti pienempiä. Tutkijat havaitsivat, että he voivat luoda uudesta materiaalista sadasosan pienempiä kubitteja kuin perinteinen koko.
Tämä ei ainoastaan auta pienentämään kvanttitietokoneen kokoa, vaan myös vähentämään qubittien välistä interferenssiä tai ylikuulumista, jotka voivat häiritä kvanttitietokoneen toimintaa.
Vaikka tämä tutkimus viittaa siihen, että paljon työtä on vielä tehtävänä, se korostaa tärkeätä askelta kohti kvanttitietokoneiden hyväksyttävyyttä. Pienemmillä laitteilla yhteiskunnan on helppo käyttää näitä koneita, jolloin kvanttilaskenta on tärkeä osa tulevaisuuttamme.
Lue myös:
- Euroopan ensimmäinen yli 5000 XNUMX kubitin kvanttitietokone on julkaistu
- 100 vuotta kvanttifysiikkaa: 1920-luvun teorioista tietokoneisiin"kohtut