fbpx
На фокусНаука и технологииТехнологии

Физици направиха от свръхпроводник „котка на Шрьодингер” за квантови компютри

Физици са разработили нов перспективен тип кюбити от свръхпроводящ материал. Това постижение ни приближава до ерата на квантовите изчисления. Изследването е проведено от екип, начело с професор Чиа-Линг Чен от Университета Джон Хопкинс. Подробна информация за откритието е публикувана в списанието Science.

Известно е, че единицата за съхраняване в досегашните компютри е бит, който може да има две значения – 1 и 0. Но съгласно законите на квантовата механика има и други варианти. Квантовата система може да се намира в тези две състояния , но тя може да се намира и в суперпозиция („смес”) от тези състояния. За пример служи знаменитата котка на Шрьодингер, която се намира в черната кутия в състояние на суперпозиция на състоянията „жива” и „мъртва”. Квантовата суперпозиция няма аналог в нашия обичаен живот, затова е трудно да си я представим. Физиците описват това явление с помощта на средствата на висшата математика и потвърждават съществуването му с многочислени експерименти.

Благодарение на това, че квантовата система може да се намира не само в двете състояния 0 и 1, но и в техните суперпозиции, тя може да съхранява повече информация. Това вече не е бит, а квантов бит или кюбит. Компютърът, който използва вместо битове кюбити се нарича квантов компютър.

Физически кюбит може да бъде реализиран по най- различен начин. Например, в качеството на кюбит може да се използва отделен атом, но решението не е практично, защото атомите са прекалено малки.

Потенциално квантовите компютри притежават огромна изчислителна мощ в сравнение с обичайните компютри. Техното внедряване би могло да се превърне в революционно събитие за човешката история. Изключително тежките и сложни изчисления, като например създаването на аеродинамични модели или търсене на молекули за нови лекарства, ще се ускорят неимоверно. Наскоро се прокрадна съобщение (появи се на сайта на НАСА и след това бе свалено), че Google са постигнали „квантово” превъзходство като с квантов чип от 54 кюбита са пресметнали определена задача 1 милиард пъти по-бързо отколкото със сегашен суперкомпютър.

Но за действителното практическо внедряване на квантови компютри трябва да бъдат решени многочислени технологични проблеми. В частност, трябва да се разработят кюбити, удобни за масово производство и заедно с това надеждно работещи компютри.

„Реалистична реализация на кюбит може да бъде пръстен от свръхпроводим материал, известен като потоков кюбит. В него едновременно могат да съществуват две състояния, с електрически ток, протичащ по посока на часовниковата стрелка и против часовниковата стрелка” – обяснява проф. Чиа-Лин чян.

Кюбит
Кюбитът може да е намира, както котката на Шрьодингер, в суперпозиция
Източник: John Hopkins University

Но за да се направи подобен кюбит от традиционен свръхпроводник трябва към него да се приложи много точно подбрано магнитно поле. В реална изчислителна система, съдържаща хиляди или милиони кюбити, такава точна настройка за всеки кюбит е невъзможна.

Авторите на новото изследване са открили свръхпроводник, пръстенът от който се превръща в потоков кюбит без външно магнитно поле. Това е съединение между бисмут и паладий – β-Bi₂Pd.

“Пръстенът от β-Bi₂Pd вече съществува в идеално състояние и не изисква каквито и да е допълнителни модификации за да се използва – казва Юфан Ли (Yufan Li), участник в екипа от Университета Джон Хопкинс – Това може да промени правилата на играта”.

Сега физиците се надяват да намерят в този материал определени квазичастици, така наречените майорановски фермиони , които ще помогнат за разработването на отказоустойчиви кюбити от следващо поколение. По косвени признаци, тях действително ги има в свръхпроводника β-Bi₂Pd.

0 0 votes
Article Rating
Subscribe
Notify of
guest
0 Comments
Inline Feedbacks
View all comments

Харесайте ни :-)


This will close in 25 seconds

0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x