Fysikk

Forskere oppdager ny måte å få kvanteberegning til å arbeide ved romtemperatur

Forskere oppdager ny måte å få kvanteberegning til å arbeide ved romtemperatur



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Quantum computing har lenge blitt hyllet som fremtiden for databehandling, kanskje som fremtiden for teknologi. Når det er sagt, er det ingen enkel oppgave for forskere å konstruere en kvantecomputer som fungerer under normale brukbare forhold.

En av de største hindringene som forskere på kvantecomputer har måttet jobbe med å håndtere, er å håndtere temperaturen som disse enhetene må fungere ved. Historisk sett har kvantedatamaskiner bare jobbet ved ekstremt lave temperaturer i laboratoriet. Rundt-460 grader Fahrenheit, finner kvantecomputere sin optimale arbeidstemperatur. Som man kanskje kan gjette, er det ikke en lett oppnåelig temperatur for et hvilket som helst rom.

Alt som er sagt, forskere har nettopp oppdaget en ny måte som gjør at kvantecomputere kan fungere ved romtemperatur. Dette kan redusere kostnadene sterkt og redusere barrieren for inngang til å skape en kvanteenhet.

Å lage en kvantecomputer som fungerer under standard termiske forhold, setter forskere et skritt nærmere skalering av kvanteberegning til en rekke masseanvendelsesbruk.

Forstå hva forskerne oppdaget

De fleste qubits, som er kvantepartiklene som er sentrale i funksjonen til kvantecomputere, fungerer bare på superledende materialer. Superledere fungerer best ved ekstremt lave temperaturer. For å komme rundt dette, så forskerne på å bruke defekter i silisiumkarbid for å holde qubits på sine respektive steder i stedet. Dette er ikke bare enklere, men det gjør også maskinene langt mer kostnadseffektive.

RELATERT: GITAR-LIKE TUNING OF DIAMOND STRINGS FORBEDRER KVANTUMMINNE, STUDIER FINNER

Silisiumkarbid, eller SiC, er ikke nytt for quantum computing-verdenen. Det har blitt utforsket som en potensiell innehaver av qubits for kvantedatamaskiner i noen tid nå. Det var imidlertid ikke før forskere fra Linköping University i Sverige oppdaget at det kunne endre silikonkarbids strukturelle egenskaper for å få det til å holde qubits perfekt.

I artikkelen deres publisert i Nature har de dette å si om deres banebrytende forskning.

"Vi identifiserer en vei rundt disse ulempene ved å vise at en konstruert kvantebrønn kan stabilisere ladetilstanden til en qubit. Ved hjelp av tetthetsfunksjonell teori og eksperimentelle synkrotron røntgendiffraksjonsstudier konstruerer vi en modell for tidligere ikke-tildelte punktdefektsentre i silisium karbid som en nesten stabling feilaksial avstand og vise hvordan denne modellen forklarer disse feilenes robusthet mot fotoionisering og romtemperaturstabilitet. "

I hovedsak gjør forskerne atomnivå modifikasjoner av silisiumkarbid for å sikre at de er i stand til å holde qubits på plass. De lager atomstore feil i materialet der de kan holde en qubit.

Igor Abrikosov, professor, vitenskapelig rådgiver for laboratorium for materialmodellering og utvikling ved NUST MISIS, avdelingsleder for teoretisk fysikk ved Institutt for fysikk, kjemi og biologi, Linköpings universitet, forklarte det slik:

“For å skape en qubit blir en punktdefekt i et krystallgitter opphisset ved hjelp av laser, og når et foton sendes ut, begynner denne feilen å lyse. Det ble tidligere bevist at seks topper er observert i luminescensen av SiC, oppkalt fra henholdsvis PL1 til PL6. Vi fant ut at dette skyldes en spesifikk mangel, der et enkelt ‘forskjøvet’ atomlag, kalt en stabelfeil, dukker opp nær to ledige stillinger i gitteret ”

I 2019 eksperimenterte forskere også med modifikasjoner av atomnivå, men i forrige gang jobbet de med diamanter. Fordelen med å bruke silisiumkarbid er at det er betydelig billigere enn å bruke diamant.

Forskere ved @yokohama_saigai har opprettet og manipulert geometriske spin-qubits i diamant NV-sentre ved romtemperatur og null magnetfelt. De demonstrerer langt levde kvanteminner gjennom universelle holonomiske porter for kvanterepeatere. Https://t.co/jB14QE3TZq

- Austin Bradley (@AustinToMars) 13. august 2018

Teoretisk sett burde alt dette fungere, men som mange ting i kvanteverdenen, er det vanskeligere å teste forskernes teorier enn du kanskje tror.

Hva som står foran forskerne

Konseptene og matematikken bak bruk av silisiumkarbid for å holde qubits ved romtemperatur sjekker ut, men forskerne har en rekke praktiske hindringer som fortsatt står i veien.

De må utvikle en prosess som gjør at de strategisk kan plassere feilene i SiC akkurat der de trenger dem. Forskergruppen må i hovedsak utvikle sine egne prosesser for å gjøre dette, ifølge teamet.

RELATERT: NY FORSKNING BRINGER OSS ETT TRINN TIL EN FUNKSJONERENDE KVANTUMDATAMASKIN

På slutten av dagen er oppdagelsene laget ved Linköping University fortsatt i sine tidlige stadier med å demonstrere praktisk effektivitet. Alt ser imidlertid lovende ut, og snart kan kvanteforskere ha en langt enklere måte å utvikle kjernestrukturen til kvantecomputere.


Se videoen: Theres No Tomorrow limits to growth u0026 the future (August 2022).