Belangrijkste afhaalrestaurants
- Nieuw onderzoek heeft een manier gevonden om kwantumbits te maken met behulp van kristallen.
- De ontdekking zou kunnen helpen het potentieel van de kwantumcomputerrevolutie te ontketenen.
- Maar experts zeggen dat je niet mag verwachten dat kwantumcomputers je laptop snel zullen vervangen.
Natuurkundigen maken gebruik van de vreemde manieren waarop atomen met elkaar interageren om kwantumcomputers te bouwen.
Atoomdefecten in sommige kristallen kunnen helpen het potentieel van de kwantumcomputerrevolutie te ontketenen, volgens ontdekkingen van onderzoekers van de Northeastern University. De wetenschappers zeiden dat ze een nieuwe manier hadden ontdekt om een kwantumbit te maken met behulp van de kristallen. Vooruitgang in kwantumtechnologieën, die gebruik maken van de eigenschappen van kwantumfysica die verstrengeling wordt genoemd, kunnen krachtigere en energiezuinigere apparaten mogelijk maken.
"Verstrengeling is een mooi woord voor het creëren van een relatie tussen deeltjes waardoor ze zich gedragen alsof ze met elkaar verbonden zijn", vertelde Vincent Berk, CRO & CSO van het kwantumcomputerbedrijf Quantum Xchange aan Lifewire in een e-mailinterview.
"Deze relatie is speciaal omdat het ervoor zorgt dat acties op het ene deeltje effect hebben op het andere. Dit is precies waar de kracht van berekeningen van pas komt: wanneer de toestand van het ene ding de toestand van een ander kan veranderen of beïnvloeden In feite zijn we op basis van deze gekke verstrengelingsbinding in staat om alle mogelijke uitkomsten van een berekening in slechts een paar deeltjes weer te geven."
Quantum Bits
Onderzoekers hebben in een recent artikel in Nature uitgelegd dat defecten in een bepaalde klasse van materialen, met name tweedimensionale overgangsmetaaldichalcogeniden, de atomaire eigenschappen bevatten om een kwantumbit, of kortweg qubit, te maken, wat het gebouw is blok voor kwantumtechnologieën.
"Als we kunnen leren hoe we qubits in deze tweedimensionale matrix kunnen maken, is dat een groot, groot probleem", zei Arun Bansil, een natuurkundeprofessor aan Northeastern en co-auteur van het artikel, in het nieuws vrijgeven.
Bansil en zijn collega's hebben honderden verschillende materiaalcombinaties doorzocht om die te vinden die een qubit kunnen hosten met behulp van geavanceerde computeralgoritmen.
"Toen we naar veel van deze materialen keken, vonden we uiteindelijk slechts een handvol levensvatbare defecten - ongeveer een dozijn of zo", zei Bansil. "Zowel het materiaal als het type defect zijn hier belangrijk, omdat er in principe veel soorten defecten zijn die in elk materiaal kunnen worden gecreëerd."
Een kritische bevinding is dat het zogenaamde "antisiet"-defect in films van de tweedimensionale overgangsmetaaldichalcogeniden iets met de naam "spin" met zich meebrengt. Spin, ook wel impulsmoment genoemd, beschrijft een fundamentele eigenschap van elektronen gedefinieerd in een van de twee mogelijke toestanden: omhoog of omlaag, zei Bansil.
Een fundamenteel principe van de kwantummechanica is dat dingen als - atomen, elektronen, fotonen - constant in meer of mindere mate op elkaar inwerken, zei Mark Mattingley-Scott, Managing Director EMEA bij het kwantumcomputerbedrijf Quantum Brilliance, in een e-mail.
Als we kunnen leren hoe we qubits in deze tweedimensionale matrix kunnen maken, is dat een groot probleem.
"Kwantumcomputers maken gebruik van deze onderlinge afhankelijkheid tussen qubits, die in wezen het eenvoudigst mogelijke kwantummechanische systeem zijn, om het aantal oplossingen dat we parallel kunnen onderzoeken wanneer we een kwantumprogramma uitvoeren drastisch te vergroten," voegde hij eraan toe.
Kwantumsprong
Ondanks de recente doorbraak in qubits, verwacht niet dat kwantumcomputers je laptop op korte termijn zullen vervangen. Onderzoekers weten nog steeds niet wat het beste fysieke systeem is voor het bouwen van een kwantumcomputer, vertelde Michael Raymer, een natuurkundeprofessor aan de Universiteit van Oregon die kwantumcomputers bestudeert, in een e-mail aan Lifewire.
"Het is waarschijnlijk dat er in het komende decennium geen grootschalige universele QC zal zijn die een goed gesteld kwantumprobleem kan oplossen", zei Raymer. "Dus mensen bouwen prototypes met behulp van verschillende materiële 'platforms'."
Sommige van de meest geavanceerde prototypes maken gebruik van ingesloten ionen, waaronder die van bedrijven als ionQ en Quantinuum. "Deze hebben het voordeel dat alle atomen van een enkel type (zeg natrium) strikt identiek zijn, een zeer nuttige eigenschap," zei Raymer.
Toekomstige toepassingen voor quantum computing zijn grenzeloos, zeggen boosters.
"Het beantwoorden van deze vraag is vergelijkbaar met het beantwoorden van dezelfde vraag over digitale computers in de jaren zestig," zei Raymer. "Niemand voorspelde het antwoord toen correct, en niemand kan dat nu doen. Maar de wetenschappelijke gemeenschap heeft er alle vertrouwen in dat, als de technologie slaagt, deze even impact zal hebben als de halfgeleiderrevolutie van de jaren 1990-2000."
