Inżynierowie MIT wykorzystują „sztuczne atomy”, aby stworzyć największy na świecie układ kwantowy tego rodzaju

Inżynierowie MIT wykorzystują „sztuczne atomy”, aby stworzyć największy na świecie układ kwantowy tego rodzaju



Naukowcy z MIT opracowali sposób na wytwarzanie „sztucznych atomów” w celu wyprodukowania, jak twierdzą, największego na świecie układu kwantowego tego typu.

Atomy powstały w mikroskopijnie cienkich plasterkach diament.

Osiągnięcie „wyznacza punkt zwrotny” w dziedzinie procesorów kwantowych, powiedział Dirk Englund, profesor nadzwyczajny na Wydziale Inżynierii Elektrycznej i Informatyki MIT.

Standardowe komputery i procesory używają „bitów” w swoich układach. Mogą znajdować się w pozycjach binarnych – włączonych lub wyłączanych.


Aplikacje, strony internetowe i programy komputerowe składają się z informacji zakodowanych w ten sposób. Jeden oznacza pozycję włączoną, a zero oznacza pozycję wyłączoną. To jest język, który tworzy binarny.

Na tak małą skalę fizycy zaobserwowali dziwne efekty, w których cząsteczki mogą istnieć w spektrum od „włączenia” do „wyłączenia”.

W związku z tym komputery kwantowe używają „kubitów” zamiast bitów. Mogą one być włączane i wyłączane jednocześnie lub gdzieś pomiędzy.

ZA przydatna równoległość to labirynt; standardowy komputer próbowałby go ukończyć, wypróbowując każdą trasę, jedną po drugiej. ZA komputer kwantowy będzie mógł spróbować wszystkich prób naraz.

„W ciągu ostatnich 20 lat inżynierii kwantowej ostateczną wizją było wytwarzanie takich sztucznych systemów kubitowych w ilościach porównywalnych do zintegrowanej elektroniki”, mówi Englund.

Pomimo wyraźnego postępu w tej dziedzinie, materiały kwantowe takie jak te są trudne do wytworzenia.

Najmniejszy kontakt między atomem wykazującym zachowanie kwantowe a innym atomem natychmiast wyrzuca atom z jego stanu kwantowego. Ułatwia to budowanie prototypów kwantowych, ale trudno zbudować całe komputery.

Sztuczne atomy, które Englund nazywa „mikroczipami kwantowymi”, składają się z centrów kolorów w diamentach. Są to defekty w sieci węglowej diamentu, w której brakuje atomów.

Pusta przestrzeń jest wypełniona innymi atomami, takimi jak german i krzem.

Sztuczne atomy emitują kolorowe cząsteczki światła, aby przenosić informację kwantową reprezentowaną przez kubit.

Wyzwaniem przy użyciu tego modelu jest jednak zbudowanie platformy, która może być skalowana w górę, licząc tysiące i miliony kubitów.

„Sztuczne atomy są w stałym krysztale, a niechciane zanieczyszczenia mogą wpływać na ważne właściwości kwantowe, takie jak czasy koherencji”, wyjaśnia Noel H. Wan, badacz MIT, który jest autorem artykułu obok Englunda.

„Ponadto zmiany w krysztale mogą powodować, że kubity różnią się od siebie, co utrudnia skalowanie tych systemów”.

W związku z tym naukowcy postanowili zastosować podejście hybrydowe, zamiast robić cały chip z diamentu.

Wiele chipletów to „drut[d]”W większy układ, wyjaśnił Wan, umożliwiając badaczom połączenie 128 kubitów na jednej platformie.

Następnym krokiem jest przetestowanie umiejętności przetwarzania układu.

Komputery kwantowe podjęły już zadania, których klasyczne komputery nie mogłyby. Komputer kwantowy używany przez Google twierdził, że jest w stanie wykonać zadanie w 200 sekund, co zabrałoby 10 000 lat, aby osiągnąć tradycyjny komputer.

IBM, Intel i Microsoft budują podobne maszyny. Mogą być one wykorzystywane do wielu celów, takich jak uwzględnianie zmiennych, takich jak pogoda i gwałtowny wzrost liczby ludności, w planowaniu miast, do symulacji początków wszechświata.

.



Source link