Belangrijkste afhaalrestaurants
- Eenvoudige mechanische apparaten inspireerden een recente vooruitgang in kwantumcomputing.
- Stanford-onderzoekers hebben een computertechniek uitgevonden met behulp van akoestische apparaten die beweging benutten.
- Quantum computing heeft de afgelopen jaren aanzienlijke vooruitgang geboekt, met name met de demonstratie van de zogenaamde quantum suprematie.
Agnetta Cleland
Praktische kwantumcomputers kunnen een stap dichter bij de realiteit komen dankzij nieuw onderzoek geïnspireerd op eenvoudige mechanische apparaten.
Stanford University-onderzoekers beweren een cruciaal experimenteel apparaat te hebben ontwikkeld voor toekomstige op kwantumfysica gebaseerde technologieën. De techniek omvat akoestische instrumenten die beweging benutten, zoals de oscillator die beweging in telefoons meet. Het maakt deel uit van een groeiende inspanning om de vreemde krachten van de kwantummechanica te benutten voor computers.
"Terwijl veel bedrijven tegenwoordig experimenteren met kwantumcomputing, zijn praktische toepassingen die verder gaan dan 'proof of concept'-projecten waarschijnlijk 2-3 jaar verwijderd", vertelde Yuval Boger, de chief marketing officer van het kwantumcomputerbedrijf Classiq aan Lifewire in een e-mailgesprek. "Gedurende deze jaren zullen grotere en meer capabele computers worden geïntroduceerd en zullen softwareplatforms worden geadopteerd die het mogelijk maken om te profiteren van deze opkomende machines."
De rol van mechanische systemen in Quantum Computing
De onderzoekers van Stanford proberen de voordelen van mechanische systemen naar de kwantumschaal te brengen. Volgens hun recente studie, gepubliceerd in het tijdschrift Nature, hebben ze dit doel bereikt door kleine oscillatoren samen te voegen met een circuit dat energie kan opslaan en verwerken in een qubit, of kwantum 'bit' informatie. De qubits genereren kwantummechanische effecten die geavanceerde computers kunnen aandrijven.
De manier waarop de werkelijkheid werkt op het kwantummechanische niveau is heel anders dan onze macroscopische ervaring van de wereld.
"Met dit apparaat hebben we een belangrijke volgende stap getoond in het bouwen van kwantumcomputers en andere nuttige kwantumapparaten op basis van mechanische systemen", zei Amir Safavi-Naeini, de senior auteur van het artikel, in de persbericht. "We zijn in wezen op zoek naar 'mechanische kwantummechanische' systemen."
Het maken van de kleine mechanische apparaten kostte veel werk. Het team moest hardwarecomponenten maken met resoluties op nanometerschaal en deze op twee siliciumcomputerchips plaatsen. De onderzoekers maakten vervolgens een soort sandwich die de twee chips aan elkaar plakte, zodat de elementen op de onderste chip tegenover die op de bovenste helft stonden.
De onderste chip heeft een aluminium supergeleidend circuit dat de qubit van het apparaat vormt. Door microgolfpulsen naar dit circuit te sturen, worden fotonen (lichtdeeltjes) gegenereerd die een qubit aan informatie in de machine coderen.
In tegenstelling tot conventionele elektrische apparaten, die bits opslaan als spanningen die ofwel een 0 of een 1 vertegenwoordigen, kunnen qubits in kwantummechanische apparaten ook combinaties van 0 en 1 tegelijkertijd vertegenwoordigen. Het fenomeen dat bekend staat als superpositie stelt een kwantumsysteem in staat om in meerdere kwantumtoestanden tegelijk naar buiten te gaan totdat het systeem is gemeten.
"De manier waarop de werkelijkheid werkt op het kwantummechanische niveau is heel anders dan onze macroscopische ervaring van de wereld," zei Safavi-Naeini.
Agnetta Cleland
Vooruitgang in Quantum Computing
Quantumtechnologie vordert snel, maar er zijn hindernissen die moeten worden genomen voordat het klaar is voor praktische toepassingen, vertelde Itamar Sivan, de CEO van Quantum Machines, aan Lifewire in een e-mailinterview.
"Quantum computing is waarschijnlijk de meest uitdagende moonshot waarmee we als samenleving momenteel bezig zijn," zei Sivan. "Om het praktisch te maken, zijn aanzienlijke vooruitgang en doorbraken nodig in meerdere lagen van de quantum computing-stack."
Momenteel worden kwantumcomputers geplaagd door ruis, wat betekent dat qubits na verloop van tijd zo lawaaierig worden dat we de gegevens die erop staan niet kunnen begrijpen, en ze nutteloos worden, Zak Romaszko, een ingenieur met de bedrijf Universal Quantum zei in een e-mail.
"In de praktijk betekent dit dat algoritmen voor kwantumcomputers beperkt zijn tot slechts een kleine hoeveelheid tijd of aantal bewerkingen voordat ze falen", zei Romaszko. "Het is niet duidelijk of dit luidruchtige regime praktische resultaten kan opleveren, hoewel verschillende onderzoekers denken dat het simuleren van basischemicaliën binnen handbereik is."
Quantum computing heeft de afgelopen jaren aanzienlijke vooruitgang geboekt, met name met de demonstratie van zogenaamde 'quantum suprematie' waarbij een kwantumcomputer een bewerking uitvoerde waarvan de auteurs beweerden dat een gewone machine ongeveer 10.000 jaar te voltooien. "Er is enige discussie geweest over de vraag of een gewone computer zo lang zou hebben geduurd, maar het is nog steeds een opmerkelijke demonstratie", zei Romaszko.
Zodra de technische hindernissen zijn opgelost, voorspelt Sivan dat kwantumcomputing binnen een paar jaar een aanzienlijke impact zal hebben op alles, van cryptografie tot het ontdekken van vaccins."Stel je voor hoe anders de Covid-19-pandemie zou zijn geweest als kwantumcomputers in staat waren geweest om in een fractie van de tijd een vaccin te ontdekken", zei hij.
