Austrálski vedci vytvorili prvý kvantový počítačový obvod na svete – obvod, ktorý obsahuje všetky základné komponenty klasického počítačového čipu, avšak v kvantovom meradle. Prelomový objav, ktorý bol včera publikovaný v časopise Nature, trval deväť rokov.
„Je to vzrušujúci objav v mojej kariére,“ povedala pre ScienceAlert vedúca autorka a kvantová fyzička Michelle Simmons, zakladateľka Silicon Quantum Computing a riaditeľka Centra excelentnosti UNSW pre kvantové počítačové a komunikačné technológie.
Simmons a jej tím nielenže vytvorili to, čo je v podstate funkčný kvantový procesor, ale tiež ho úspešne otestovali simuláciou malej molekuly, v ktorej má každý atóm viacero kvantových stavov – niečo, čo by tradičný počítač len ťažko dosiahol.
To naznačuje, že sme teraz o krok bližšie k tomu, aby sme konečne využili silu kvantového spracovania na lepšie pochopenie sveta okolo nás, a to aj v najmenšom meradle.
"V 1950. rokoch Richard Feynman povedal, že nikdy nepochopíme, ako funguje svet - ako funguje príroda - pokiaľ to nezačneme robiť v rovnakom rozsahu," povedal Simmons pre ScienceAlert. „Ak dokážeme začať chápať materiály na tejto úrovni, môžeme vytvárať veci, ktoré ešte nikdy neboli vyrobené. Otázkou je, ako vlastne ovládať prírodu na tejto úrovni?".
Na uskutočnenie skoku v oblasti kvantových výpočtov výskumníci použili skenovací tunelový mikroskop v ultravysokom vákuu na umiestnenie kvantových bodov so subnanometrovou presnosťou. Umiestnenie každej kvantovej bodky musí byť správne, aby schéma mohla napodobňovať, ako sa elektróny pohybujú pozdĺž radu uhlíkov s jednou alebo dvoma väzbami v molekule polyacetylénu.
Najťažšie bolo presne zistiť, koľko atómov fosforu by malo byť v každej kvantovej bodke, presnú vzdialenosť medzi každou bodkou a potom navrhnúť stroj, ktorý by dokázal umiestniť drobné bodky v presnom poradí do kremíkového čipu. Ak sú kvantové bodky príliš veľké, interakcia medzi týmito dvoma bodkami bude „príliš veľká na to, aby sa dala ovládať nezávisle od seba,“ tvrdia vedci.
Tiež zaujímavé:
- IBM oznámila plány na vytvorenie 4000 qubitového kvantového procesora
- Vedci prekonali svetový rekord v kvantovej šifrovanej komunikácii
Polyacetylén bol vybraný, pretože ide o dobre známy model, a preto ho možno použiť na preukázanie, že počítač správne modeluje pohyb elektrónov cez molekulu.
Pretože vedci majú v súčasnosti obmedzené znalosti o fungovaní molekúl v atómovom meradle, existuje veľa predpokladov spojených s vytváraním nových materiálov. „Jedným zo svätých grálov bola vždy výroba vysokoteplotných supravodičov,“ hovorí Simmons. Ďalšou potenciálnou aplikáciou kvantových počítačov je štúdium umelej fotosyntézy a toho, ako sa svetlo premieňa na chemickú energiu prostredníctvom organických reťazových reakcií.
Ďalším veľkým problémom, ktorý dokážu kvantové počítače vyriešiť, je tvorba hnojív. Trojité väzby dusíka sa v súčasnosti rozkladajú v podmienkach vysokej teploty a tlaku v prítomnosti železného katalyzátora, aby sa vytvoril pevný dusík pre hnojivo. Nájdenie iného katalyzátora, ktorý môže zefektívniť hnojivo, môže ušetriť veľa peňazí a energie.
Môžete pomôcť Ukrajine v boji proti ruským útočníkom. Najlepším spôsobom, ako to urobiť, je darovať finančné prostriedky Ozbrojeným silám Ukrajiny prostredníctvom Zachrániť život alebo cez oficiálnu stránku NBU.
Prečítajte si tiež:
- V Austrálii bol nainštalovaný prvý nechladený kvantový počítač na svete
- Vedci našli spôsob, ako spojiť teóriu relativity a kvantovú mechaniku