Bài học rút ra chính
- Nghiên cứu mới đã khám phá ra cách tạo ra các bit lượng tử bằng cách sử dụng tinh thể.
- Khám phá có thể giúp giải phóng tiềm năng của cuộc cách mạng điện toán lượng tử.
- Nhưng các chuyên gia nói rằng bạn không nên mong đợi máy tính lượng tử sẽ sớm thay thế máy tính xách tay của bạn.
Các nhà vật lý đang khai thác những cách kỳ lạ mà các nguyên tử tương tác với nhau để xây dựng máy tính lượng tử.
Các khiếm khuyết nguyên tử trong một số tinh thể có thể giúp giải phóng tiềm năng của cuộc cách mạng điện toán lượng tử, theo khám phá của các nhà nghiên cứu Đại học Northeastern. Các nhà khoa học cho biết họ đã phát hiện ra một cách mới để tạo ra một bit lượng tử bằng cách sử dụng các tinh thể. Những tiến bộ trong công nghệ lượng tử, triển khai các đặc tính của vật lý lượng tử được gọi là sự vướng víu, có thể cho phép tạo ra các thiết bị mạnh hơn và tiết kiệm năng lượng hơn.
"Entanglement là một từ hoa mỹ để tạo ra mối quan hệ giữa các hạt khiến chúng hoạt động như thể chúng được liên kết với nhau", Vincent Berk, CRO & CSO của công ty điện toán lượng tử Quantum Xchange nói với Lifewire trong một cuộc phỏng vấn qua email.
"Mối quan hệ này đặc biệt ở chỗ nó cho phép các hành động trên một hạt có tác động lên hạt khác. Đây chính xác là nơi phát huy sức mạnh của tính toán: khi trạng thái của một vật có thể thay đổi hoặc ảnh hưởng đến trạng thái của vật khác. Trên thực tế, dựa trên liên kết vướng víu điên rồ này, chúng tôi có thể biểu diễn tất cả các kết quả có thể xảy ra của một phép tính chỉ trong một vài hạt."
Lượng tử Bits
Các nhà nghiên cứu đã giải thích trong một bài báo gần đây trên tạp chí Nature rằng các khiếm khuyết trong một loại vật liệu cụ thể, cụ thể là các dichalcogenide kim loại chuyển tiếp hai chiều, chứa các đặc tính nguyên tử để tạo ra một bit lượng tử, hay gọi tắt là qubit, là tòa nhà khối cho các công nghệ lượng tử.
"Nếu chúng ta có thể học cách tạo qubit trong ma trận hai chiều này, thì đó là một vấn đề lớn," Arun Bansil, giáo sư vật lý tại Northeastern và đồng tác giả của bài báo, cho biết trong bản tin. phát hành.
Bansil và các đồng nghiệp của anh ấy đã sàng lọc qua hàng trăm kết hợp vật liệu khác nhau để tìm ra những vật liệu có khả năng lưu trữ một qubit bằng cách sử dụng các thuật toán máy tính tiên tiến.
"Khi chúng tôi xem xét rất nhiều vật liệu này, cuối cùng, chúng tôi chỉ tìm thấy một số ít các khuyết tật còn tồn tại - khoảng một tá hoặc hơn," Bansil nói. "Cả chất liệu và loại khuyết tật đều quan trọng ở đây vì về nguyên tắc, có nhiều loại khuyết tật có thể được tạo ra trong bất kỳ chất liệu nào."
Một phát hiện quan trọng là cái gọi là khiếm khuyết "chống ăn mòn" trong các bộ phim của các dichalcogenides kim loại chuyển tiếp hai chiều mang một thứ gọi là "spin" với nó. Spin, còn được gọi là mô men động lượng, mô tả tính chất cơ bản của các electron được xác định ở một trong hai trạng thái tiềm năng: lên hoặc xuống, Bansil nói.
Một nguyên tắc cơ bản của cơ học lượng tử là những thứ như - nguyên tử, electron, photon - liên tục tương tác ở mức độ lớn hơn hoặc thấp hơn, Mark Mattingley-Scott, Giám đốc điều hành EMEA tại công ty máy tính lượng tử Quantum Brilliance, cho biết trong một email.
Nếu chúng ta có thể học cách tạo qubit trong ma trận hai chiều này, đó là một vấn đề lớn.
"Máy tính lượng tử khai thác sự phụ thuộc lẫn nhau này giữa các qubit, về cơ bản là hệ thống cơ lượng tử đơn giản nhất có thể, để tăng đáng kể số lượng các giải pháp mà chúng ta có thể khám phá song song khi chúng ta chạy một chương trình lượng tử", ông nói thêm.
Quantum Leap
Bất chấp bước đột phá gần đây trong qubit, đừng mong đợi máy tính lượng tử sẽ sớm thay thế máy tính xách tay của bạn. Các nhà nghiên cứu vẫn chưa biết hệ thống vật lý tốt nhất để xây dựng một máy tính lượng tử, Michael Raymer, giáo sư vật lý tại Đại học Oregon, người nghiên cứu về điện toán lượng tử, nói với Lifewire trong một email.
"Có khả năng trong thập kỷ tới, sẽ không có QC phổ quát quy mô lớn nào có thể giải quyết bất kỳ vấn đề lượng tử nào được đặt ra," Raymer nói. "Vì vậy, mọi người đang xây dựng các nguyên mẫu bằng cách sử dụng các 'nền tảng' vật liệu khác nhau.""
Một số nguyên mẫu tiên tiến nhất sử dụng các ion bị mắc kẹt, bao gồm cả những nguyên mẫu được chế tạo bởi các công ty như ionQ và Quantinuum. Raymer nói: “Những thứ này có lợi thế là tất cả các nguyên tử của một loại (ví dụ như natri) hoàn toàn giống hệt nhau, một đặc tính rất hữu ích,” Raymer nói.
Các ứng dụng tương lai cho điện toán lượng tử là vô hạn, tên lửa đẩy nói.
"Trả lời câu hỏi này cũng giống như trả lời câu hỏi tương tự về máy tính kỹ thuật số vào những năm 1960," Raymer nói. "Không ai dự đoán chính xác câu trả lời khi đó, và không ai có thể làm như vậy bây giờ. Nhưng giới khoa học tin chắc rằng, nếu công nghệ này thành công, nó sẽ có tác động tương đương với cuộc cách mạng bán dẫn những năm 1990-2000."
