นักวิทยาศาสตร์ได้ทำงานเป็นเวลาหลายปีในการนำคอมพิวเตอร์ควอนตัมมาใช้ในชีวิตประจำวัน แม้ว่าการสาธิตที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกของเทคโนโลยีดังกล่าวเกิดขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1990 แต่คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีความเปราะบางและต้องการการบำรุงรักษาอย่างจริงจังเพื่อให้แน่ใจว่าการทำงานจะราบรื่น การสร้างสรรค์สำหรับการใช้งานในชีวิตประจำวันค่อนข้างท้าทาย
หนึ่งในส่วนที่ซับซ้อนที่สุดของคอมพิวเตอร์ควอนตัมคือคิวบิตที่มีตัวนำยิ่งยวดซึ่งเป็นส่วนประกอบของการคำนวณควอนตัมที่มีตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุและอาศัยวงจรตัวนำยิ่งยวด อย่างไรก็ตาม จากการวิจัยเมื่อเร็ว ๆ นี้ qubit ตัวนำยิ่งยวดอาจหดตัวเนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ที่สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ซึ่งกำลังพัฒนา qubit ชนิดใหม่โดยใช้วัสดุบางเฉียบ
qubit เป็นองค์ประกอบที่ยากของเทคโนโลยีที่จะเข้าใจ เพราะมันมาพร้อมกับความไม่แน่นอนทั้งหมดของกลศาสตร์ควอนตัม ในขณะที่บิตคอมพิวเตอร์ปกติเป็นเลขฐานสอง หมายความว่า 1 หรือ 0 บิตสามารถเป็น 1, 0 หรือทั้งสองอย่างพร้อมกัน นี่เป็นเพราะการทับซ้อนของควอนตัมซึ่งความยาวคลื่นหรืออนุภาคที่แตกต่างกันสองแบบสามารถรวมกันเพื่อให้อยู่ร่วมกันในพื้นที่เดียวกัน โดยพื้นฐานแล้ว อนุภาคสามารถอยู่ในสองตำแหน่งพร้อมกัน ซึ่งช่วยให้ qubit เป็น 1 หรือ 0 ในเวลาเดียวกัน ซึ่งช่วยให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมประหยัดพื้นที่สำหรับข้อมูล
ในการทำงาน qubits ต้องถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิเยือกแข็งใกล้กับศูนย์เคลวินสัมบูรณ์ ทำให้การสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมมีราคาแพงและยากมาก เนื่องจาก qubits เหล่านี้ยังใช้อนุภาคแต่ละตัวด้วย พวกมันจึงเสี่ยงต่อการสั่นสะเทือนอื่นๆ ได้มาก แม้แต่อนุภาคขนาดเล็ก คิวบิตส่วนใหญ่ประกอบด้วยวงจรอะลูมิเนียมตัวนำยิ่งยวดพิเศษที่สามารถทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมมีขนาดใหญ่ได้
นักวิทยาศาสตร์จากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์กำลังท้าทายขนาดคิวบิตแบบธรรมดาโดยใช้วัสดุบางเฉียบ วัสดุเหล่านี้ เช่น โบรอนไนไตรด์ มีความหนาเพียงไม่กี่ชั้น นักวิจัยใช้โบรอนไนไตรด์หกเหลี่ยมเพื่อสร้างฉนวนภายในตัวเก็บประจุแบบคิวบิต ทำให้ขนาดของตัวเก็บประจุลดลง ทำให้คิวบิตโดยรวมเล็กลง นักวิจัยพบว่าพวกเขาสามารถสร้าง qubits ที่เล็กกว่าขนาดดั้งเดิมได้หนึ่งร้อยเปอร์เซ็นต์จากวัสดุใหม่
สิ่งนี้จะไม่เพียงช่วยลดขนาดของคอมพิวเตอร์ควอนตัม แต่ยังลดการรบกวนหรือครอสทอล์คระหว่างคิวบิตที่อาจรบกวนการทำงานของคอมพิวเตอร์ควอนตัม
แม้ว่างานวิจัยชิ้นนี้ชี้ให้เห็นว่ายังมีงานต้องทำอีกมาก แต่ก็เน้นถึงขั้นตอนสำคัญในการทำให้คอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นที่ยอมรับมากขึ้น ด้วยอุปกรณ์ที่มีขนาดเล็กลง สังคมจะใช้เครื่องเหล่านี้ได้ง่าย ทำให้การคำนวณควอนตัมเป็นส่วนสำคัญในอนาคตของเรา
อ่าน:
- คอมพิวเตอร์ควอนตัมเครื่องแรกของยุโรปที่มีมากกว่า 5000 คิวบิตเปิดตัวแล้ว
- 100 ปีของฟิสิกส์ควอนตัม: จากทฤษฎีปี 1920 สู่คอมพิวเตอร์'มดลูก