Recomandări cheie
- Dispozitivele mecanice simple au inspirat un progres recent în calculul cuantic.
- Cercetătorii de la Stanford au inventat o tehnică de calcul folosind dispozitive acustice care valorifică mișcarea.
- Calculul cuantic a făcut progrese semnificative în ultimii ani, mai ales prin demonstrarea așa-numitei supremații cuantice.
Agnetta Cleland
Calculatoarele cuantice practice pot fi un pas mai aproape de realitate datorită noilor cercetări inspirate de dispozitive mecanice simple.
Cercetătorii de la Universitatea Stanford susțin că au dezvoltat un dispozitiv experimental critic pentru viitoarele tehnologii bazate pe fizica cuantică. Tehnica implică instrumente acustice care valorifică mișcarea, cum ar fi oscilatorul care măsoară mișcarea în telefoane. Face parte dintr-un efort tot mai mare de a valorifica puterile ciudate ale mecanicii cuantice pentru calcul.
„În timp ce multe companii experimentează astăzi cu calculul cuantic, aplicațiile practice dincolo de proiectele „dovada conceptului” sunt probabil la 2-3 ani distanță”, a declarat Yuval Boger, directorul de marketing al companiei de calcul cuantic Classiq, pentru Lifewire în un interviu prin e-mail. „În acești ani, vor fi introduse calculatoare mai mari și mai capabile și vor fi adoptate platforme software care permit să profite de aceste mașini viitoare.„
Rolul sistemelor mecanice în calculul cuantic
Cercetătorii de la Stanford încearcă să reducă beneficiile sistemelor mecanice la scara cuantică. Potrivit studiului lor recent publicat în revista Nature, ei și-au îndeplinit acest obiectiv prin unirea unor oscilatoare minuscule cu un circuit care poate stoca și procesa energie într-un qubit sau „bit” cuantic de informații. Qubiții generează efecte mecanice cuantice care ar putea alimenta computerele avansate.
Modul în care realitatea funcționează la nivel mecanic cuantic este foarte diferit de experiența noastră macroscopică a lumii.
„Cu acest dispozitiv, am arătat un următor pas important în încercarea de a construi computere cuantice și alte dispozitive cuantice utile bazate pe sisteme mecanice”, a declarat Amir Safavi-Naeini, autorul principal al lucrării, în comunicat de presă. „În esență căutăm să construim sisteme „mecanice cuantice mecanice”.”
Fabricarea micilor dispozitive mecanice a necesitat multă muncă. Echipa a trebuit să creeze componente hardware la rezoluții la scară nanometrică și să le pună pe două cipuri de computer de siliciu. Cercetătorii au făcut apoi un fel de sandviș care a lipit cele două jetoane împreună, astfel încât elementele de pe cip de jos să fie în fața cu cele din jumătatea de sus.
Cipul de jos are un circuit supraconductor din aluminiu care formează qubit-ul dispozitivului. Trimiterea impulsurilor cu microunde în acest circuit generează fotoni (particule de lumină), care codifică un qubit de informații în mașină.
Spre deosebire de dispozitivele electrice convenționale, care stochează biții ca tensiuni reprezentând fie 0, fie 1, qubiții din dispozitivele mecanice cuantice pot reprezenta, de asemenea, combinații de 0 și 1 simultan. Fenomenul cunoscut sub numele de suprapunere permite unui sistem cuantic să iasă în mai multe stări cuantice simultan până când sistemul este măsurat.
„Modul în care realitatea funcționează la nivel mecanic cuantic este foarte diferit de experiența noastră macroscopică a lumii”, a spus Safavi-Naeini.
Agnetta Cleland
Progres în calculul cuantic
Tehnologia cuantică avansează rapid, dar există obstacole de eliminat înainte de a fi gata pentru aplicații practice, a declarat Itamar Sivan, CEO al Quantum Machines, pentru Lifewire într-un interviu prin e-mail.
„Calculul cuantic este probabil cea mai provocatoare captură lunară cu care suntem ocupați ca societate în acest moment”, a spus Sivan. „Pentru ca acesta să devină practic, va necesita progrese semnificative și descoperiri în mai multe straturi ale stivei de calcul cuantic.”
În prezent, calculatoarele cuantice sunt bântuite de zgomot, ceea ce înseamnă că, în timp, qubiții devin atât de zgomotoși încât nu avem cum să înțelegem datele care se află pe ei și devin inutile, Zak Romaszko, un inginer cu a spus compania Universal Quantum într-un e-mail.
„În practică, acest lucru înseamnă că algoritmii pentru calculatoarele cuantice sunt limitați la o perioadă mică de timp sau la un număr mic de operații înainte de eșec”, a spus Romaszko. „Nu este clar dacă acest regim zgomotos poate produce rezultate practice, deși mai mulți cercetători cred că simularea substanțelor chimice de bază este la îndemână.”
Calcul cuantic a făcut progrese semnificative în ultimii ani, mai ales prin demonstrarea așa-numitei „supremații cuantice”, în care un computer cuantic a efectuat o operație despre care autorii susțin că ar fi luat o mașină obișnuită aproximativ 10.000 ani de finalizat. „S-au dezbătut dacă un computer obișnuit ar fi durat atât de mult, dar este totuși o demonstrație remarcabilă”, a spus Romaszko.
Odată ce obstacolele tehnice sunt rezolvate, Sivan prezice că în câțiva ani, calculul cuantic va începe să aibă un impact semnificativ asupra tuturor, de la criptografie la descoperirea vaccinurilor.„Imaginați-vă cât de diferită ar fi fost pandemia de Covid-19 dacă computerele cuantice ar fi putut ajuta la descoperirea unui vaccin într-o fracțiune de timp”, a spus el.
