Австралійські вчені створили першу у світі квантову комп’ютерну схему – схему, що містить усі основні компоненти класичного комп’ютерного чипа, але у квантовому масштабі. Знаменне відкриття, опубліковане вчора у журналі Nature, готувалося дев’ять років.
«Це захоплююче відкриття в моїй кар’єрі», – сказала виданню ScienceAlert старший автор і квантовий фізик Мішель Сіммонс, засновник Silicon Quantum Computing і директор Центру передового досвіду квантових обчислень та комунікаційних технологій UNSW.
Мало того, що Сіммонс та її команда створили те, що, по суті, є функціональним квантовим процесором, вони також успішно протестували його, змоделювавши маленьку молекулу, в якій кожен атом має кілька квантових станів — те, чого традиційному комп’ютеру було б важко досягти.
Це говорить про те, що тепер ми на крок ближче до того, щоб нарешті використовувати потужність квантової обробки, щоб краще зрозуміти світ навколо нас, навіть у найменшому масштабі.
«У 1950-х роках Річард Фейнман сказав, що ми ніколи не зрозуміємо, як влаштований світ – як влаштована природа – якщо ми не зможемо почати робити це в тому ж масштабі», – сказала Сіммонс ScienceAlert. «Якщо ми зможемо почати розуміти матеріали на цьому рівні, ми зможемо створювати речі, які ніколи раніше не виготовлялися. Питання у тому, як насправді контролювати природу на цьому рівні?».
Щоб зробити стрибок в області квантових обчислень, дослідники використовували тунельний скануючий мікроскоп в надвисокому вакуумі для розміщення квантових точок з субнанометровою точністю. Розташування кожної квантової точки має бути правильним, щоб схема могла імітувати те, як електрони переміщуються вздовж ряду вуглецю з одним або двома зв’язками в молекулі поліацетилену.
Найскладнішим було з’ясувати: скільки саме атомів фосфору має бути у кожній квантовій точці, точну відстань між кожною точкою, а потім розробити машину, яка могла б розмістити крихітні крапки в точному порядку всередині кремнієвого чипа. Дослідники кажуть, якщо квантові точки занадто великі, взаємодія між двома точками стає «надто великою, щоб керувати ними незалежно друг від друга».
Теж цікаво:
- IBM оголосило плани створення квантового процесора на 4000 кубітів
- Дослідники побили світовий рекорд із квантового шифрованого зв’язку
Поліацетилен був обраний тому, що це добре відома модель, і тому її можна використовувати для доказу того, що комп’ютер правильно моделює рух електронів через молекулу.
Оскільки вчені нині мають обмежене уявлення про те, як молекули функціонують в атомному масштабі, при створенні нових матеріалів існує багато припущень. «Одним із святих Ґраалей завжди було створення високотемпературних надпровідників», – каже Сіммонс. Ще одним потенційним застосуванням квантових обчислень є вивчення штучного фотосинтезу та того, як світло перетворюється на хімічну енергію за допомогою органічного ланцюга реакцій.
Ще одна велика проблема, яку можуть вирішити квантові комп’ютери, — створення добрив. Потрійні азотні зв’язки наразі руйнуються за умов високої температури та тиску у присутності залізного каталізатора до створення фіксованого азоту для добрива. Пошук іншого каталізатора, який може зробити добрива ефективнішим, може заощадити багато грошей та енергії.
Ви можете допомогти Україні боротися з російськими окупантами. Найкращий спосіб зробити це – пожертвувати кошти Збройним Силам України через Savelife або через офіційну сторінку НБУ.
Читайте також:
- В Австралії встановлено перший у світі квантовий комп’ютер без охолодження
- Вчені знайшли спосіб поєднати теорію відносності та квантову механіку