Mokslininkai ilgus metus dirba siekdami įgyvendinti kvantinį skaičiavimą kasdieniame gyvenime. Nors pirmosios sėkmingos tokios technologijos demonstracijos įvyko 1990-ųjų pabaigoje, kvantiniai kompiuteriai yra trapūs ir reikalauja rimtos priežiūros, kad būtų užtikrintas sklandus jų veikimas, todėl jų kūrimas naudoti kasdienėse programose yra nemenkas iššūkis.
Viena iš sudėtingiausių kvantinio kompiuterio dalių yra superlaidus kubitas, kvantinio skaičiavimo komponentas, kuriame yra induktoriai ir kondensatoriai ir kuris remiasi superlaidžiomis grandinėmis. Tačiau, remiantis naujausiais tyrimais, superlaidus kubitas gali mažėti dėl Masačusetso technologijos instituto mokslininkų, kurie kuria naujo tipo kubitus naudodami itin plonas medžiagas.
Kubitas yra sunkiai suprantamas technologijos elementas, nes jis turi visus kvantinės mechanikos neapibrėžtumus. Nors įprastas kompiuterio bitas yra dvejetainis, ty 1 arba 0, kubitas gali būti 1, 0 arba abu vienu metu. Taip yra dėl kvantinės superpozicijos, kai du skirtingi bangos ilgiai arba dalelės gali būti sujungtos taip, kad jos egzistuotų toje pačioje erdvėje. Iš esmės dalelė vienu metu gali būti dviejose vietose, todėl kubitas vienu metu gali būti 1 arba 0. Tai leidžia kvantiniams kompiuteriams sutaupyti vietos duomenims, taip pat efektyviau atlikti algoritmus.
Kad veiktų, kubitai turi būti laikomi užšalimo temperatūroje, artimoje absoliučiam kelvino nuliui. Dėl to kvantinio kompiuterio sukūrimas yra brangus ir labai sudėtingas. Kadangi šie kubitai taip pat naudoja atskiras daleles, jie gali būti labai pažeidžiami kitų, net ir mažų, vibracijų. Dauguma kubitų susideda iš specialios superlaidžios aliuminio grandinės, kuri gali padaryti kvantinį kompiuterį masyvų.
Masačusetso technologijos instituto mokslininkai meta iššūkį įprastiniam kubitų dydžiui, naudodami itin ploną medžiagą. Šios medžiagos, tokios kaip boro nitridas, yra vos kelių sluoksnių storio. Tyrėjai panaudojo šešiakampį boro nitridą, kad sudarytų izoliatorių kubito kondensatoriaus viduje. Tai leidžia sumažinti kondensatoriaus dydį, todėl kubitai apskritai sumažėja. Tyrėjai išsiaiškino, kad iš naujos medžiagos jie gali sukurti šimtadaliu mažesnius kubitus nei tradicinis dydis.
Tai ne tik padės sumažinti kvantinio kompiuterio dydį, bet ir sumažins trukdžius arba skersinį pokalbį tarp kubitų, kurie gali trukdyti kvantinio kompiuterio veikimui.
Nors šis tyrimas rodo, kad dar reikia daug nuveikti, jis pabrėžia svarbų žingsnį, kad kvantiniai kompiuteriai būtų priimtinesni. Su mažesniais įrenginiais visuomenė galės lengvai naudotis šiomis mašinomis, todėl kvantinis kompiuteris taps svarbia mūsų ateities dalimi.
Taip pat skaitykite:
- Buvo paleistas pirmasis Europoje kvantinis kompiuteris, turintis daugiau nei 5000 kubitų
- 100 metų kvantinės fizikos: nuo XX amžiaus 1920-ųjų teorijų iki kompiuterių"gimdos