Avstralski znanstveniki so ustvarili prvo kvantno računalniško vezje na svetu – vezje, ki vsebuje vse osnovne komponente klasičnega računalniškega čipa, vendar v kvantnem merilu. Prelomno odkritje, ki je bilo včeraj objavljeno v reviji Nature, je nastajalo devet let.
"To je vznemirljivo odkritje v moji karieri," je za ScienceAlert povedala višja avtorica in kvantna fizičarka Michelle Simmons, ustanoviteljica podjetja Silicon Quantum Computing in direktorica Centra odličnosti za kvantno računalništvo in komunikacijske tehnologije UNSW.
Ne samo, da sta Simmons in njena ekipa ustvarila v bistvu funkcionalen kvantni procesor, ampak sta ga tudi uspešno preizkusila s simulacijo majhne molekule, v kateri ima vsak atom več kvantnih stanj – nekaj, kar bi tradicionalni računalnik s težavo dosegel.
To nakazuje, da smo zdaj korak bližje temu, da končno izkoristimo moč kvantne obdelave za boljše razumevanje sveta okoli nas, tudi v najmanjšem obsegu.
"V petdesetih letih prejšnjega stoletja je Richard Feynman rekel, da ne bomo nikoli razumeli, kako deluje svet – kako deluje narava – razen če tega ne bomo lahko začeli početi v enakem obsegu," je Simmons povedal za ScienceAlert. »Če lahko začnemo razumeti materiale na tej ravni, lahko ustvarimo stvari, ki še niso bile izdelane. Vprašanje je, kako dejansko nadzorovati naravo na tej ravni?".
Da bi naredili preskok na področju kvantnega računalništva, so raziskovalci uporabili vrstični tunelski mikroskop v ultravisokem vakuumu, da bi postavili kvantne pike s subnanometrsko natančnostjo. Lokacija vsake kvantne pike mora biti pravilna, da lahko shema posnema, kako se elektroni premikajo vzdolž vrste ogljikov z eno ali dvema vezema v molekuli poliacetilena.
Najtežji del je bil natančno ugotoviti, koliko fosforjevih atomov bi moralo biti v vsaki kvantni piki, natančno razdaljo med vsako piko in nato oblikovati stroj, ki bi lahko drobne pike postavil v natančen vrstni red znotraj silicijevega čipa. Če so kvantne pike prevelike, postane interakcija med obema točkama "prevelika, da bi ju lahko nadzorovali neodvisno druga od druge", pravijo raziskovalci.
Zanimivo tudi:
- IBM je objavil načrte za izdelavo 4000 qubit kvantnega procesorja
- Raziskovalci so podrli svetovni rekord v kvantno šifrirani komunikaciji
Poliacetilen je bil izbran, ker je dobro znan model in ga je zato mogoče uporabiti za dokazovanje, da računalnik pravilno modelira gibanje elektronov skozi molekulo.
Ker imajo znanstveniki trenutno omejeno razumevanje delovanja molekul na atomskem nivoju, je pri ustvarjanju novih materialov vključenih veliko predpostavk. "Eden od svetih gralov je vedno izdelovanje visokotemperaturnih superprevodnikov," pravi Simmons. Druga potencialna uporaba kvantnega računalništva je preučevanje umetne fotosinteze in kako se svetloba pretvori v kemično energijo z organskimi verižnimi reakcijami.
Drug velik problem, ki ga lahko rešijo kvantni računalniki, je ustvarjanje gnojil. Dušikove trojne vezi se trenutno razgradijo v pogojih visoke temperature in tlaka v prisotnosti železovega katalizatorja, da se ustvari fiksiran dušik za gnojilo. Iskanje drugega katalizatorja, ki lahko naredi gnojilo učinkovitejše, lahko prihrani veliko denarja in energije.
Lahko pomagate Ukrajini v boju proti ruskim okupatorjem. Najboljši način za to je donacija sredstev oboroženim silam Ukrajine prek Savelife ali preko uradne strani NBU.
Preberite tudi:
- V Avstraliji so namestili prvi nehlajeni kvantni računalnik na svetu
- Znanstveniki so našli način, kako združiti teorijo relativnosti in kvantno mehaniko