Ključni podaci za van
- Jednostavni mehanički uređaji inspirirali su nedavni napredak u kvantnom računalstvu.
- Istraživači sa Stanforda izumili su računalnu tehniku koristeći akustične uređaje koji koriste kretanje.
- Kvantno računalstvo značajno je napredovalo posljednjih godina, ponajviše demonstracijom takozvane kvantne nadmoći.
Agnetta Cleland
Praktična kvantna računala mogu biti korak bliže stvarnosti zahvaljujući novom istraživanju inspiriranom jednostavnim mehaničkim uređajima.
Istraživači sa Sveučilišta Stanford tvrde da su razvili kritičan eksperimentalni uređaj za buduće tehnologije temeljene na kvantnoj fizici. Tehnika uključuje akustične instrumente koji koriste kretanje, poput oscilatora koji mjeri kretanje u telefonima. To je dio sve većeg napora da se čudne moći kvantne mehanike iskoriste za računalstvo.
"Dok mnoge tvrtke danas eksperimentiraju s kvantnim računalstvom, praktične primjene izvan projekata 'dokaza koncepta' vjerojatno su za 2-3 godine", rekao je za Lifewire Yuval Boger, direktor marketinga tvrtke za kvantno računalstvo Classiq intervju e-poštom. "Tijekom ovih godina bit će predstavljena veća i sposobnija računala, a bit će usvojene i softverske platforme koje će omogućiti iskorištavanje prednosti ovih nadolazećih strojeva."
Uloga mehaničkih sustava u kvantnom računalstvu
Istraživači sa Stanforda pokušavaju svesti prednosti mehaničkih sustava na kvantnu ljestvicu. Prema njihovoj nedavnoj studiji objavljenoj u časopisu Nature, postigli su ovaj cilj spajanjem sićušnih oscilatora s krugom koji može pohraniti i obraditi energiju u qubitu ili kvantnom 'bitu' informacije. Qubiti generiraju kvantne mehaničke efekte koji bi mogli pokretati napredna računala.
Način na koji stvarnost funkcionira na kvantno mehaničkoj razini uvelike se razlikuje od našeg makroskopskog doživljaja svijeta.
"S ovim uređajem pokazali smo važan sljedeći korak u pokušaju izgradnje kvantnih računala i drugih korisnih kvantnih uređaja temeljenih na mehaničkim sustavima," rekao je Amir Safavi-Naeini, viši autor rada u vijesti. "Mi u biti želimo izgraditi 'mehaničke kvantno mehaničke' sustave."
Izrada sićušnih mehaničkih naprava zahtijevala je puno rada. Tim je morao izraditi hardverske komponente na nanometarskim razlučivostima i staviti ih na dva silicijska računalna čipa. Istraživači su zatim napravili neku vrstu sendviča koji je spojio dva čipa, tako da su elementi na donjem čipu bili okrenuti prema onima na gornjoj polovici.
Donji čip ima aluminijski supravodljivi krug koji čini qubit uređaja. Slanje mikrovalnih impulsa u ovaj krug stvara fotone (čestice svjetlosti), koji kodiraju qubit informacija u stroju.
Za razliku od konvencionalnih električnih uređaja, koji pohranjuju bitove kao napone koji predstavljaju ili 0 ili 1, kubiti u kvantno mehaničkim uređajima također mogu predstavljati kombinacije 0 i 1 istovremeno. Fenomen poznat kao superpozicija omogućuje kvantnom sustavu da izađe u više kvantnih stanja odjednom dok se sustav ne izmjeri.
"Način na koji stvarnost funkcionira na kvantnomehaničkoj razini jako se razlikuje od našeg makroskopskog iskustva svijeta," rekla je Safavi-Naeini.
Agnetta Cleland
Napredak u kvantnom računalstvu
Kvantna tehnologija brzo napreduje, no ipak postoje prepreke koje treba ukloniti prije nego što bude spremna za praktičnu primjenu, rekao je Itamar Sivan, izvršni direktor Quantum Machinesa, za Lifewire u intervjuu e-poštom.
"Kvantno računalstvo vjerojatno je najzahtjevnija snimka kojom smo mi kao društvo trenutno zaokupljeni", rekao je Sivan. "Da bi postao praktičan, bit će potreban značajan napredak i otkrića u više slojeva hrpe kvantnog računalstva."
Trenutno kvantna računala proganja buka, što znači da s vremenom qubiti postaju toliko bučni da ne možemo razumjeti podatke koji se nalaze na njima i postaju beskorisni, Zak Romaszko, inženjer s tvrtka Universal Quantum rekla je u e-poruci.
"U praksi to znači da su algoritmi za kvantna računala ograničeni na samo malu količinu vremena ili broj operacija prije kvara", rekao je Romaszko. "Nije jasno može li ovaj bučni režim dati praktične rezultate, iako nekoliko istraživača vjeruje da je simulacija osnovnih kemikalija na dohvat ruke."
Kvantno računalstvo postiglo je značajan napredak posljednjih godina, ponajviše demonstracijom takozvane 'kvantne nadmoći' u kojoj je kvantno računalo izvelo operaciju za koju su autori tvrdili da bi običnom stroju trebalo oko 10 000 godine dovršiti. "Bilo je rasprave o tome bi li običnom računalu trebalo toliko dugo, ali to je još uvijek izvanredna demonstracija," rekao je Romaszko.
Nakon što se riješe tehničke prepreke, Sivan predviđa da će za nekoliko godina kvantno računalstvo početi imati značajan utjecaj na sve, od kriptografije do otkrića cjepiva."Zamislite koliko bi drugačija pandemija Covida-19 bila da su kvantna računala mogla pomoći u otkrivanju cjepiva u djeliću vremena", rekao je.
