Key Takeaways
- Neue Forschungen haben einen Weg gefunden, Quantenbits aus Kristallen herzustellen.
- Die Entdeckung könnte dazu beitragen, das Potenzial der Quantencomputer-Revolution freizusetzen.
- Aber Experten sagen, dass Sie nicht erwarten sollten, dass Quantencomputer in absehbarer Zeit Ihren Laptop ersetzen werden.
Physiker nutzen die seltsame Art und Weise, wie Atome miteinander interagieren, um Quantencomputer zu bauen.
Atomdefekte in einigen Kristallen könnten laut Entdeckungen von Forschern der Northeastern University dazu beitragen, das Potenzial der Quantencomputer-Revolution freizusetzen. Die Wissenschaftler sagten, sie hätten einen neuen Weg entdeckt, um mit den Kristallen ein Quantenbit herzustellen. Fortschritte in der Quantentechnologie, die die als Verschränkung bezeichneten Eigenschaften der Quantenphysik nutzen, könnten leistungsfähigere und energieeffizientere Geräte ermöglichen.
"Verschränkung ist ein schickes Wort für die Schaffung einer Beziehung zwischen Partikeln, die sie so wirken lässt, als wären sie miteinander verbunden", sagte Vincent Berk, CRO & CSO des Quantencomputerunternehmens Quantum Xchange, Lifewire in einem E-Mail-Interview.
"Diese Beziehung ist insofern etwas Besonderes, als sie es ermöglicht, dass Aktionen an einem Teilchen Auswirkungen auf ein anderes haben. Genau hier kommt die Rechenleistung ins Spiel: wenn der Zustand einer Sache den Zustand einer anderen ändern oder beeinflussen kann Tatsächlich sind wir auf der Grundlage dieser verrückten Verschränkungsbindung in der Lage, alle möglichen Ergebnisse einer Berechnung in nur wenigen Teilchen darzustellen."
Quantenbits
Forscher erklärten kürzlich in einem Artikel in Nature, dass Defekte in einer bestimmten Klasse von Materialien, insbesondere zweidimensionalen Übergangsmetalldichalkogeniden, die atomaren Eigenschaften enthielten, um ein Quantenbit oder kurz Qubit herzustellen, das das Gebäude ist Block für Quantentechnologien.
"Wenn wir lernen können, wie man Qubits in dieser zweidimensionalen Matrix erzeugt, ist das eine große, große Sache", sagte Arun Bansil, Physikprofessor an der Northeastern und Co-Autor der Abhandlung, in den Nachrichten loslassen.
Bansil und seine Kollegen durchsuchten Hunderte von verschiedenen Materialkombinationen, um diejenigen zu finden, die in der Lage sind, ein Qubit mit fortschrittlichen Computeralgorithmen zu hosten.
"Als wir uns viele dieser Materialien ansahen, fanden wir am Ende nur eine Handvoll lebensfähiger Defekte – etwa ein Dutzend oder so", sagte Bansil. „Hier kommt es sowohl auf das Material als auch auf die Art des Fehlers an, denn im Prinzip gibt es viele Arten von Fehlern, die in jedem Material entstehen können.“
Ein kritischer Befund ist, dass der sogenannte "Antisit"-Defekt in Filmen der zweidimensionalen Übergangsmetall-Dichalkogenide einen sogenannten "Spin" mit sich trägt. Spin, auch Drehimpuls genannt, beschreibt eine grundlegende Eigenschaft von Elektronen, die in einem von zwei möglichen Zuständen definiert ist: oben oder unten, sagte Bansil.
Ein grundlegendes Prinzip der Quantenmechanik ist, dass Dinge wie – Atome, Elektronen, Photonen – ständig mehr oder weniger stark interagieren, sagte Mark Mattingley-Scott, Managing Director EMEA des Quantencomputerunternehmens Quantum Brilliance, in einem E-Mail.
Wenn wir lernen können, wie man Qubits in dieser zweidimensionalen Matrix erstellt, ist das eine große, große Sache.
"Quantencomputer nutzen diese gegenseitige Abhängigkeit zwischen Qubits, die im Wesentlichen die einfachsten möglichen quantenmechanischen Systeme sind, um die Anzahl der Lösungen, die wir parallel erforschen können, drastisch zu erhöhen, wenn wir ein Quantenprogramm ausführen", fügte er hinzu.
Quantensprung
Trotz des jüngsten Durchbruchs bei Qubits sollten Sie nicht erwarten, dass Quantencomputer in absehbarer Zeit Ihren Laptop ersetzen werden. Forscher kennen immer noch nicht das beste physikalische System für den Bau eines Quantencomputers, sagte Michael Raymer, ein Physikprofessor an der University of Oregon, der sich mit Quantencomputern befasst, Lifewire in einer E-Mail.
"Es ist wahrscheinlich, dass es im nächsten Jahrzehnt keine groß angelegte universelle QC geben wird, die irgendein gut gestelltes Quantenproblem lösen kann", sagte Raymer. „Also bauen die Leute Prototypen, indem sie verschiedene materielle ‚Plattformen‘verwenden.“
Einige der fortschrittlichsten Prototypen verwenden gefangene Ionen, darunter solche, die von Unternehmen wie ionQ und Quantinuum gebaut wurden. „Diese haben den Vorteil, dass alle Atome eines einzigen Typs (z. B. Natrium) absolut identisch sind, eine äußerst nützliche Eigenschaft“, sagte Raymer.
Zukünftige Anwendungen für Quantencomputing sind grenzenlos, sagen Booster.
"Die Beantwortung dieser Frage ist vergleichbar mit der Beantwortung derselben Frage über digitale Computer in den 1960er Jahren", sagte Raymer. „Niemand hat die Antwort damals richtig vorhergesagt, und niemand kann dies jetzt tun. Aber die wissenschaftliche Gemeinschaft ist fest davon überzeugt, dass die Technologie, wenn sie erfolgreich ist, genauso einflussreich sein wird wie die Halbleiterrevolution der 1990er-2000er Jahre."
