Forskere har jobbet i årevis med implementering av kvantedatabehandling i praktisk daglig bruk. Selv om de første vellykkede demonstrasjonene av slik teknologi fant sted på slutten av 1990-tallet, er kvantedatamaskiner skjøre og krever seriøst vedlikehold for å sikre jevn drift, noe som gjør det til en ganske utfordring å lage dem for bruk i hverdagsapplikasjoner.
En av de mest komplekse delene av en kvantedatamaskin er den superledende qubit, en komponent av kvanteberegning som inneholder induktorer og kondensatorer og er avhengig av superledende kretser. Imidlertid, ifølge nyere forskning, kan den superledende qubit krympe takket være forskere ved Massachusetts Institute of Technology som utvikler en ny type qubit ved hjelp av ultratynne materialer.
En qubit er et vanskelig element av teknologi å forstå fordi den bærer med seg alle usikkerhetene til kvantemekanikken. Mens en vanlig datamaskinbit er binær, noe som betyr enten 1 eller 0, kan en qubit være 1, 0 eller begge samtidig. Dette skyldes kvantesuperposisjon, hvor to forskjellige bølgelengder eller partikler kan kombineres slik at de sameksisterer i samme rom. I hovedsak kan en partikkel være på to steder samtidig, noe som gjør at en qubit kan være 1 eller 0 samtidig. Dette gjør at kvantedatamaskiner kan spare plass til data, samt utføre algoritmer mer effektivt.
For å fungere må qubits holdes ved en frysetemperatur nær absolutt null Kelvin. Dette gjør det dyrt og svært vanskelig å bygge en kvantedatamaskin. Fordi disse qubitene også bruker individuelle partikler, kan de være svært sårbare for andre vibrasjoner, selv små. De fleste qubits består av en spesiell superledende aluminiumskrets som kan gjøre en kvantedatamaskin massiv.
Forskere ved Massachusetts Institute of Technology utfordrer den konvensjonelle størrelsen på qubits ved å bruke et ultratynt materiale. Disse materialene, som bornitrid, er bare noen få lag tykke. Forskerne brukte sekskantet bornitrid for å danne isolatoren inne i qubit-kondensatoren. Dette gjør at størrelsen på kondensatoren kan reduseres, noe som gjør qubitene totalt sett mindre. Forskerne fant at de kan lage qubits en hundredel mindre enn den tradisjonelle størrelsen fra det nye materialet.
Dette vil ikke bare bidra til å redusere størrelsen på kvantedatamaskinen, men også redusere interferensen eller krysstalen mellom kvantedatamaskinen som kan forstyrre driften av kvantedatamaskinen.
Selv om denne forskningen tyder på at mye arbeid gjenstår, fremhever den et viktig skritt mot å gjøre kvantedatamaskiner mer akseptable. Med mindre enheter vil det være enkelt for samfunnet å bruke disse maskinene, noe som gjør kvantedatabehandling til en viktig del av fremtiden vår.
Les også:
- Europas første kvantedatamaskin med mer enn 5000 qubits er lansert
- 100 år med kvantefysikk: Fra teorier fra 1920-tallet til datamaskiner'livmor