Önemli Bilgiler
- Pratik kuantum bilgisayarları yapmak, elektrik direnci olmayan süper iletken malzemeleri kullanmanın daha iyi yollarını bulmaya bağlı olabilir.
- Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'ndaki araştırmacılar, aşırı hassasiyetle bağlantılı elektronları bulmak için bir yöntem keşfettiler.
- Süper iletken kuantum bilgisayarlar şu anda işlemci boyutu açısından rakip teknolojileri geride bırakıyor.
Pratik kuantum bilgisayarlar yakında, ilaç keşfinden kod kırmaya kadar her şey için derin etkilerle gelebilir.
Daha iyi kuantum makineleri oluşturmaya yönelik bir adımda, Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı'ndaki araştırmacılar yakın zamanda atomik olarak keskin bir metalik uç ile bir süper iletken arasındaki elektrik akımını ölçtüler. Bu yeni yöntem, elektrik direnci olmayan yeni tür süperiletkenleri tespit etmeye yardımcı olabilecek bir hareketle bağlantılı elektronları aşırı hassasiyetle bulabilir.
Kuantum uygulamaları için algoritmalar geliştiren bir şirket olan Phasecraft'ın direktörü Toby Cubitt, Lifewire'a bir e-postada "Süper iletken devreler, donanımda kuantum bitleri (qubit'ler) ve kuantum kapıları oluşturmak için mevcut öncüdür" dedi. röportaj yapmak. "Süper iletken kübitler, yüksek doğruluk ve esneklikle tasarlanabilen katı hal elektrik devreleridir."
Ürkütücü Aksiyon
Kuantum bilgisayarlar, kuantum fiziğinin gizemli özelliklerini kullanarak elektronların uzayda bir sistemden diğerine atlayabilmesinden yararlanır. Bir elektron, metal ve süperiletkenin buluştuğu noktada başka bir elektronla eşleşirse, Cooper çifti denilen şeyi oluşturabilir. Süperiletken ayrıca metale Andreev yansıması olarak bilinen başka bir tür parçacık salıyor. Araştırmacılar, Cooper çiftlerini tespit etmek için bu Andreev yansımalarını aradılar.
A alto Üniversitesi / Jose Lado
Oak Ridge bilim adamları, atomik olarak keskin bir metalik uç ile bir süper iletken arasındaki elektrik akımını ölçtüler. Bu yaklaşım, süperiletkene dönen Andreev yansımasının miktarını tespit etmelerini sağlar.
Bu teknik, geleneksel olmayan süperiletkenler olarak bilinen egzotik tipteki süperiletkenlerin içsel kuantum yapısını anlamak için kritik bir yeni metodoloji kurar ve potansiyel olarak kuantum malzemelerindeki çeşitli açık problemlerin üstesinden gelmemize izin verir, Jose Lado, Araştırmaya teorik destek sağlayan A alto Üniversitesi bir haber bülteninde söyledi.
Moskova'daki Skoltech'teki Kuantum Bilgi İşleme Laboratuvarı'nda kıdemli bir araştırma bilimcisi olan Igor Zacharov, Lifewire'a e-posta yoluyla bir süper iletkenin, elektronların elektronların çekirdeklere saçılarak enerji kaybetmediği bir madde durumu olduğunu söyledi. elektrik akımı ve elektrik akımı hız kesmeden akabilir.
"Elektronlar veya çekirdekler, hesaplama için kullanılabilecek kuantum durumlarına sahipken, süper iletken akım, kuantum özelliklerine sahip bir makro kuantum birimi gibi davranır" diye ekledi. "Bu nedenle, bir makro maddenin bilgi işlemeyi organize etmek için kullanılabileceği, buna rağmen kendisine hesaplama avantajı sağlayabilecek açıkça kuantum etkileri olduğu durumu kurtarıyoruz."
Günümüzde kuantum hesaplamanın en büyük zorluklarından biri, süper iletkenleri nasıl daha iyi performans gösterebileceğimizle ilgilidir.
Süper İletken Gelecek
Süper iletken kuantum bilgisayarları şu anda işlemci boyutu açısından rakip teknolojileri geride bırakıyor, dedi Cubitt. Google, 2019'da 53 kübitlik bir süper iletken cihaz üzerinde sözde "kuantum üstünlüğünü" gösterdi. IBM kısa süre önce 127 süper iletken kübitli bir kuantum bilgisayarı piyasaya sürdü ve Rigetti 80 kübitlik bir süper iletken çip duyurdu.
"Tüm kuantum donanım şirketlerinin yakın gelecekte bilgisayarlarını ölçeklendirmek için iddialı yol haritaları var," diye ekledi Cubitt. "Bu, daha sofistike qubit tasarımlarının ve optimizasyonunun geliştirilmesine olanak tanıyan mühendislikteki bir dizi ilerleme tarafından yönlendirildi. Bu özel teknoloji için en büyük zorluk, kapıların kalitesini iyileştirmek, yani işlemcinin doğruluğunu artırmaktır. bilgileri değiştirebilir ve bir hesaplama çalıştırabilir."
Daha iyi süper iletkenler, pratik kuantum bilgisayarlar yapmanın anahtarı olabilir. Kuantum bilgisayar şirketi Q-CTRL'nin CEO'su Michael Biercuk, bir e-posta röportajında, mevcut kuantum hesaplama sistemlerinin çoğunun, süper iletkenliğin 1950'ler ve 1960'larda keşfedildiği niyobyum alaşımları ve alüminyum kullandığını söyledi.
"Günümüzde kuantum hesaplamadaki en büyük zorluklardan biri, süper iletkenleri nasıl daha iyi performans gösterebileceğimizle ilgili" diye ekledi Biercuk. "Örneğin, kimyasal bileşimdeki veya biriken metallerin yapısındaki safsızlıklar, kuantum bilgisayarlarda gürültü kaynaklarına ve performans düşüşüne neden olabilir - bunlar, sistemin 'kuantumluğunun' kaybolduğu, uyumsuzluk olarak bilinen süreçlere yol açar."
Kuantum hesaplama, bir kübitin kalitesi ile kübit sayısı arasında hassas bir denge gerektirir, diye açıkladı Zacharov. Bir kübit, 'programlama' için sinyaller almak gibi çevreyle her etkileşime girdiğinde, dolaşmış durumunu kaybedebilir.
"Belirtilen teknolojik yönlerin her birinde küçük ilerlemeler görsek de, bunları iyi çalışan bir cihazda birleştirmek hâlâ zor" diye ekledi.
Kuantum hesaplamanın 'Kutsal Kase'si, yüzlerce kübit ve düşük hata oranlarına sahip bir cihazdır. Bilim adamları bu hedefe nasıl ulaşacakları konusunda anlaşamıyorlar, ancak olası bir cevap süper iletkenleri kullanmaktır.
Zacharov, "Silikon süper iletken cihazdaki artan kübit sayısı, büyük operasyonel hacimleri mutlak sıfır sıcaklığa yakın çalıştırabilen dev soğutma makinelerine olan ihtiyacı vurguluyor," dedi.
