بالاخره ممکن است به زودی بلوک ساختمانی ایده آل برای کامپیوترهای کوانتومی داشته باشیم

ما قبلاً نوعی رایانه های کوانتومی داریم، اما در لحظه‌ای که آن‌ها به اندازه کافی عملی یا قابل اعتماد یا در مقیاس بزرگ نیستند تا پتانسیل عظیم فناوری را به طور کامل درک کنند.

برای نزدیک‌تر شدن به هدف نهایی، دانشمندان در حال کار روی چیزی هستند که می‌گویند می‌تواند بلوک ساختمانی ایده‌آل برای کامپیوتر کوانتومی.

این بلوک‌های سازنده کیوبیت نامیده می‌شوند. برخلاف بیت‌های کامپیوتری کلاسیک، که ۱ یا ۰ را در هر زمان ذخیره می‌کنند، این کیوبیت‌ها می‌توانند در حالت ۰ و ۱ هم‌زمان وجود داشته باشند، مانند آزمایش فکری معروف شرودینگر که در آن یک گربه می‌تواند هم زنده و هم مرده باشد.

این قابلیت کوانتومی نوید نمایی را می‌دهد. جهش رو به جلو در قدرت محاسباتی.

روش های مختلفی برای ساخت کیوبیت وجود دارد، و چشم انداز ارائه شده در تحقیق جدید به طور بالقوه نزدیک ترین به یک کیوبیت ایده آل است، اما هنوز راه هایی را پیش از رسیدن به آن باید طی کند. یک واقعیت.

این شامل یک الکترون است که در بالای گاز نئون منجمد به دام افتاده است. سپس می‌توان الکترون را با استفاده از یک مدار کوانتومی ابررسانا دستکاری کرد.

“به لطف سادگی نسبی پلت‌فرم الکترون روی نئون، می‌توان آن را به آسانی با هزینه کم تولید کرد.” می گوید فیزیکدان کوانتومی دافی جین از آزمایشگاه ملی آرگون در ایلینویز.

“به نظر می رسد کیوبیت ایده آل در افق باشد.”

کیوبیت جدید سه معیار اصلی تعیین شده را برآورده می کند. توسط دانشمندان اول، نیاز به پایدار ماندن آن در یک دوره زمانی طولانی، که به عنوان انسجام کوانتومی شناخته می شود. در محاسبات کوانتومی، مدت زمان طولانی حدود یک ثانیه است.

در این حالت، سطح نئون جامد فوق خالص در برابر تداخل بسیار مقاوم است. با به دام انداختن الکترون در خلاء، الکترون می‌تواند به اندازه کافی پایدار بماند تا کیوبیت برای هر کاری که در دست است دستکاری شود.

کیوبیت‌ها همچنین باید بتوانند از یک حالت تغییر کنند. به دیگری بسیار سریع (در حدود یک میلیاردم ثانیه یا یک نانوثانیه). در نهایت، آنها باید توانایی درهم تنیدگی را داشته باشند – به این معنی که باید بتوانند به راحتی با کیوبیت های دیگر مرتبط می شود.

این عملیات چند کیوبیتی موازی است که قدرت و پتانسیل محاسبات کوانتومی کامل را باز می کند.

یکی دیگر از بخش های کلیدی کیوبیت جدید در زیر کیوبیت – در خواندن وضعیت کیوبیت و اندازه گیری میزان کارکرد آن.

“با این پلت فرم، برای اولین بار به جفت شدن قوی بین یک الکترون در یک محیط نزدیک به خلاء و یک مایکروویو منفرد دست یافتیم. فوتون در تشدید کننده، می گوید Xianjing Zhou از آزمایشگاه ملی Argonne.

“این امکان استفاده از فوتون‌های مایکروویو را برای کنترل هر کیوبیت الکترونی و پیوند دادن بسیاری از آنها در یک پردازنده کوانتومی باز می‌کند.”

اما نکته مهم این است – این شرایط دمایی شدید به این معنی است که آزمایش در یک ابزار علمی به نام یخچال رقیق‌سازی، که می‌تواند دما را تا ۱۰ میلی‌درجه بالاتر از صفر مطلق (که ۲۷۳.۱۵- درجه سانتیگراد یا -۴۵۹.۶۷ درجه فارنهایت است) کاهش دهد.

با در نظر گرفتن این موضوع، ما واضح است که هنوز در مرحله ای قرار نگرفته ایم که بتوانیم کیوبیت هایی مانند این را در لپ تاپ ها بسته بندی کنیم. اما حتی در این مرحله اولیه، از نظر انسجام، کیوبیت در حال حاضر در همان سطح جایگزین هایی است که برای دهه ها در حال توسعه بوده اند.

شرکت هایی از جمله گوگل، مایکروسافت و IBM در حال پیشروی هستند. طراحی‌های کیوبیت خود را دارند، اما محققان پشت فن‌آوری جدید فکر می‌کنند که راه‌حلی که آنها ارائه کرده‌اند می‌تواند امیدوارکننده‌ترین راه‌حل باشد.

“هدف جاه‌طلبانه ما رقابت با آن شرکت‌ها نیست، اما برای کشف و ساخت یک سیستم کیوبیت اساساً جدید که می تواند به یک پلت فرم ایده آل منجر شود، “جین می گوید.

این تحقیق در طبیعت.