Key Takeaways
- Forscher sagen, dass sie einen weiteren Schritt in Richtung Bau einer neuen Art von Computer gemacht haben, der Quantenbits oder Qubits verwendet.
- Der Quantencomputer würde konstruiert, indem Elektronen aus dem Glühfaden einer Glühbirne gesprüht würden.
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Experten sagen, dass die neue Technik vielversprechend ist, aber es gibt noch viel zu tun, bevor Quantencomputer für Ihren Desktop bereit sind.
Eine einfache Glühbirne könnte der Schlüssel sein, um praktische Quantencomputer Realität werden zu lassen und die Möglichkeit für wesentlich leistungsfähigere in einem E-Mail-Interview mit Lifewire zu eröffnen.
"Es könnte den Grundstein für eine wirklich erschwingliche Verbreitung von funktionalen Quantenprozessoren in einer Vielzahl von Computergeräten legen, die zur nächsten Generation potenziell unbegrenzter Computerprozessoren führen wird", fügte er hinzu.
Bessere Bits
Quantencomputer versprechen, die Datenverarbeitung zu revolutionieren. Im Gegensatz zu gewöhnlicher binärer Datenverarbeitung fügen Qubits dem Rechenprozess eine dritte Informationseinheit hinzu – statt 1-0 – und es ist 1-0-1/0, sagte Sergio Suarez, Jr., CEO von TackleAI, Lifewire per E-Mail. Die Addition der dritten Einheit, der simultanen 1 und 0, nennt man Superposition, was bedeutet, dass es sowohl 0 als auch 1 und alle Punkte dazwischen sind.
"Diese Überlagerung von Qubits ermöglicht es Quantencomputern, an einer Million Berechnungen gleichzeitig zu arbeiten, und macht Quantencomputer exponentiell schneller und leistungsfähiger als herkömmliche Computer", sagte Suarez, Jr..
Das Argonne-Team konzentrierte sich darauf, ein einzelnes Elektron als Qubit zu verwenden. Beim Erhitzen eines Glühbirnenfadens wird ein Elektronenstrom emittiert, aber Qubits reagieren sehr empfindlich auf Störungen aus der Umgebung. Um dieses Problem zu umgehen, haben die Forscher ein Elektron auf einer hochreinen festen Neonoberfläche im Vakuum eingefangen.
"Mit dieser Plattform haben wir zum allerersten Mal überhaupt eine starke Kopplung zwischen einem einzelnen Elektron in einer Beinahe-Vakuumumgebung und einem einzelnen Mikrowellenphoton im Resonator erreicht", sagte Xianjing Zhou, der Erstautor der Veröffentlichung, sagte in einer Pressemitteilung. "Dies eröffnet die Möglichkeit, Mikrowellenphotonen zu verwenden, um jedes Elektronen-Qubit zu steuern und viele davon in einem Quantenprozessor zu verknüpfen."
Scott Buchholz, der aufstrebende Technologieführer und Chief Technical Officer für Government & Public Services bei Deloitte Consulting, sagte Lifewire in einer E-Mail, dass die meisten Ansätze zur Erstellung von Qubits auf der Verwendung einzelner Atome oder Photonen basieren, während Argonne arbeitet auf einem System, das Elektronen verwendet.
"Es gibt mehr als ein halbes Dutzend verschiedener Ansätze, die Organisationen untersuchen, um Qubits zu erstellen, jeder mit seinen eigenen Vor- und Nachteilen und Überlegungen", sagte Buchholz. "Zum Beispiel ermöglichen einige der Ansätze möglicherweise schnellere Qubit-zu-Qubit-Verbindungen, sind aber anfälliger für Rauschen und Fehler."
Schnellere Prozessoren
Im Quantencomputer ist das Qubit das Konzept, das im Gegensatz zu einem herkömmlichen Bit gleichzeitig eine 0 und eine 1 sein kann, indem es den sogenannten Spin misst, erklärte Nizich. Dieser Prozess war extrem schwierig zu messen und zu kontrollieren, „aber die Möglichkeit dieses potenziell unbegrenzten Zustands bedeutet ein vollständiges Überdenken des traditionellen Modells“, fügte er hinzu.
Unternehmen wie IBM und Google haben bestehende Systeme mit bis zu 100 Qubits Rechenleistung. Aber, sagte Nizich, die Ansätze dieser Technologiegiganten seien möglicherweise nicht leicht auf die Zukunftshoffnungen übertragbar, Quantenprozessoren in Telefonen, Laptops, Autos und sogar Haush altsgeräten zu haben.
"Deshalb sind die Entdeckungen von Argonne so wichtig, da sie der Schlüssel dafür sein könnten, dass diese Technologie einer größeren Vielf alt von Forschern zugänglicher wird und [dadurch] zu mehr Entdeckungen führt", sagte Nizich. "Es könnte auch bedeuten, dass die Herstellung von Quantenprozessoren in großem Maßstab in Zukunft möglich sein könnte."
Trotz der optimistischen Ergebnisse von Argonne-Wissenschaftlern warnen Experten, dass praktische Quantencomputer immer noch nicht bereit sind, auf Ihrem Schreibtisch zu landen. Benjamin Bloom, Gründer des Quantencomputing-Unternehmens Atom Computing, wies Lifewire in einer E-Mail darauf hin, dass die größte Herausforderung beim Bau eines Quantencomputers darin besteht, Ihr Qubit-System zu skalieren, um die Hunderttausende bis Millionen Qubits zu erreichen, die wahrscheinlich zum Bau eines nützlichen Quantums erforderlich sind computer.
Mark Mattingley-Scott, ein Geschäftsführer des Quantum-Computing-Unternehmens Quantum Brilliance, sagte per E-Mail, dass die neue Technologie die Bemühungen zur Entwicklung von Cloud-basierten Hochleistungs-Quantencomputern beschleunigen wird. Aber, fügte er hinzu, es bleiben Herausforderungen, den Prozess klein genug zu machen, um in alltägliche Computer zu passen.
"Es ist noch ein langer Weg, bis solide Neon-Qubits auf einer Beschleunigerkarte in Ihrem PC verfügbar sind", sagte er.
