ซื้อกลับบ้านที่สำคัญ
- การทำคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้งานได้จริงอาจขึ้นอยู่กับการหาวิธีที่ดีกว่าในการใช้วัสดุตัวนำยิ่งยวดซึ่งไม่มีความต้านทานไฟฟ้า
- นักวิจัยที่ห้องปฏิบัติการแห่งชาติโอ๊คริดจ์ได้ค้นพบวิธีการค้นหาอิเล็กตรอนที่เชื่อมโยงด้วยความแม่นยำสูงสุด
- คอมพิวเตอร์ควอนตัมตัวนำยิ่งยวดกำลังเอาชนะเทคโนโลยีของคู่แข่งในแง่ของขนาดโปรเซสเซอร์
คอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้งานได้จริงจะมาถึงในไม่ช้าพร้อมความหมายที่ลึกซึ้งสำหรับทุกสิ่งตั้งแต่การค้นพบยาจนถึงการถอดรหัส
ในขั้นตอนสู่การสร้างเครื่องจักรควอนตัมที่ดีขึ้น นักวิจัยจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติ Oak Ridge ได้ตรวจวัดกระแสไฟฟ้าระหว่างปลายโลหะแหลมคมกับตัวนำยิ่งยวด วิธีการใหม่นี้สามารถค้นหาอิเล็กตรอนที่เชื่อมโยงด้วยความแม่นยำสูงในการเคลื่อนที่ที่สามารถช่วยตรวจจับตัวนำยิ่งยวดชนิดใหม่ซึ่งไม่มีความต้านทานไฟฟ้า
"วงจรตัวนำยิ่งยวดเป็นตัวดำเนินการในปัจจุบันสำหรับการสร้างควอนตัมบิต (qubits) และประตูควอนตัมในฮาร์ดแวร์" Toby Cubitt ผู้อำนวยการ Phasecraft บริษัท ที่สร้างอัลกอริทึมสำหรับแอปพลิเคชันควอนตัมบอกกับ Lifewire ในอีเมล สัมภาษณ์. "ควอบิตตัวนำยิ่งยวดเป็นวงจรไฟฟ้าโซลิดสเตต ซึ่งสามารถออกแบบได้อย่างแม่นยำและยืดหยุ่นสูง"
แอ็คชั่นสยอง
คอมพิวเตอร์ควอนตัมใช้ประโยชน์จากความจริงที่ว่าอิเล็กตรอนสามารถกระโดดจากระบบหนึ่งไปยังอีกระบบหนึ่งผ่านอวกาศโดยใช้คุณสมบัติลึกลับของฟิสิกส์ควอนตัมถ้าอิเล็กตรอนจับคู่กับอิเล็กตรอนอีกตัวหนึ่งตรงจุดที่โลหะและตัวนำยิ่งยวดมาบรรจบกัน ก็จะสามารถสร้างสิ่งที่เรียกว่าคู่คูเปอร์ได้ ตัวนำยิ่งยวดยังปล่อยอนุภาคอีกประเภทหนึ่งออกสู่โลหะซึ่งเรียกว่าการสะท้อนของ Andreev นักวิจัยมองหาภาพสะท้อนของ Andreev เพื่อตรวจจับคู่คูเปอร์
มหาวิทยาลัยอัลโต / Jose Lado
นักวิทยาศาสตร์ของ Oak Ridge วัดกระแสไฟฟ้าระหว่างปลายโลหะที่แหลมคมและตัวนำยิ่งยวด วิธีนี้ช่วยให้พวกเขาตรวจจับปริมาณการสะท้อนของ Andreev ที่กลับสู่ตัวนำยิ่งยวด
เทคนิคนี้กำหนดวิธีการใหม่ที่สำคัญสำหรับการทำความเข้าใจโครงสร้างควอนตัมภายในของตัวนำยิ่งยวดชนิดแปลกใหม่ที่เรียกว่าตัวนำยิ่งยวดแหกคอก ซึ่งอาจช่วยให้เราสามารถจัดการกับปัญหาเปิดที่หลากหลายในวัสดุควอนตัม Jose Lado ผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่ มหาวิทยาลัย A alto ซึ่งให้การสนับสนุนทางทฤษฎีแก่การวิจัยกล่าวในการแถลงข่าว
Igor Zacharov นักวิทยาศาสตร์วิจัยอาวุโสที่ห้องปฏิบัติการประมวลผลข้อมูลควอนตัม Skoltech ในมอสโกบอกกับ Lifewire ทางอีเมลว่าตัวนำยิ่งยวดเป็นสถานะของสสารที่อิเล็กตรอนไม่สูญเสียพลังงานโดยการกระเจิงบนนิวเคลียสเมื่อดำเนินการ กระแสไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าไหลได้ไม่ลดทอน
"ในขณะที่อิเล็กตรอนหรือนิวเคลียสมีสถานะควอนตัมที่สามารถนำไปใช้ในการคำนวณได้ กระแสตัวนำยิ่งยวดจะทำหน้าที่เป็นหน่วยควอนตัมมาโครที่มีคุณสมบัติควอนตัม" เขากล่าวเสริม "ดังนั้นเราจึงกู้คืนสถานการณ์ที่อาจใช้สถานะของสสารมาโครเพื่อจัดระเบียบการประมวลผลข้อมูลในขณะที่มีผลกระทบควอนตัมอย่างชัดแจ้งที่อาจให้ความได้เปรียบในการคำนวณ"
ความท้าทายที่ใหญ่ที่สุดประการหนึ่งในการคำนวณควอนตัมในปัจจุบันเกี่ยวข้องกับวิธีที่เราสามารถทำให้ตัวนำยิ่งยวดทำงานได้ดียิ่งขึ้น
อนาคตตัวนำยิ่งยวด
คอมพิวเตอร์ควอนตัมตัวนำยิ่งยวดกำลังเอาชนะเทคโนโลยีของคู่แข่งในแง่ของขนาดโปรเซสเซอร์ Cubitt กล่าวGoogle ได้สาธิตสิ่งที่เรียกว่า "อำนาจสูงสุดของควอนตัม" บนอุปกรณ์ตัวนำยิ่งยวด 53 บิตในปี 2019 IBM เพิ่งเปิดตัวคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่มี 127 ตัวนำยิ่งยวด qubits และ Rigetti ได้ประกาศชิปตัวนำยิ่งยวด 80 บิต
"บริษัทฮาร์ดแวร์ควอนตัมทุกแห่งมีโรดแมปที่ทะเยอทะยานในการปรับขนาดคอมพิวเตอร์ของพวกเขาในอนาคตอันใกล้นี้" Cubitt กล่าวเสริม "สิ่งนี้ได้รับแรงผลักดันจากความก้าวหน้าทางวิศวกรรมมากมาย ซึ่งช่วยให้สามารถพัฒนาการออกแบบและการปรับแต่ง qubit ที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นได้ ความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดสำหรับเทคโนโลยีนี้คือการปรับปรุงคุณภาพของเกท กล่าวคือ การปรับปรุงความแม่นยำของโปรเซสเซอร์ สามารถจัดการข้อมูลและทำการคำนวณได้"
ตัวนำยิ่งยวดที่ดีกว่าอาจเป็นกุญแจสำคัญในการสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่ใช้งานได้จริง Michael Biercuk ซีอีโอของ Q-CTRL บริษัทควอนตัมคอมพิวติ้งกล่าวในการสัมภาษณ์ทางอีเมลว่าระบบคอมพิวเตอร์ควอนตัมในปัจจุบันส่วนใหญ่ใช้โลหะผสมไนโอเบียมและอะลูมิเนียม ซึ่งมีการค้นพบความเป็นตัวนำยิ่งยวดในปี 1950 และ 1960
"หนึ่งในความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในการคำนวณควอนตัมในปัจจุบันเกี่ยวข้องกับวิธีที่เราสามารถทำให้ตัวนำยิ่งยวดทำงานได้ดียิ่งขึ้น" Biercuk กล่าวเสริม "ตัวอย่างเช่น สิ่งเจือปนในองค์ประกอบทางเคมีหรือโครงสร้างของโลหะที่สะสมอาจทำให้เกิดเสียงรบกวนและประสิทธิภาพการทำงานลดลงในคอมพิวเตอร์ควอนตัม ซึ่งนำไปสู่กระบวนการที่เรียกว่าการถอดรหัสซึ่งสูญเสีย 'ควอนตัม' ของระบบ"
การคำนวณควอนตัมต้องการความสมดุลที่ละเอียดอ่อนระหว่างคุณภาพของคิวบิตและจำนวนคิวบิต Zacharov อธิบาย ทุกครั้งที่ qubit มีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม เช่น รับสัญญาณสำหรับ 'การเขียนโปรแกรม' ก็อาจสูญเสียสถานะพันกัน
"ในขณะที่เราเห็นความก้าวหน้าเล็กๆ น้อยๆ ในแต่ละทิศทางของเทคโนโลยีที่ระบุ การรวมเข้ากับอุปกรณ์ที่ใช้งานได้ดีก็ยังเข้าใจยาก" เขากล่าวเสริม
'จอกศักดิ์สิทธิ์' ของคอมพิวเตอร์ควอนตัมเป็นอุปกรณ์ที่มีคิวบิตนับร้อยและมีอัตราความผิดพลาดต่ำ นักวิทยาศาสตร์ไม่เห็นด้วยว่าจะบรรลุเป้าหมายนี้ได้อย่างไร แต่คำตอบหนึ่งที่เป็นไปได้คือการใช้ตัวนำยิ่งยวด
"จำนวน qubits ที่เพิ่มขึ้นในอุปกรณ์ตัวนำยิ่งยวดซิลิกอนเน้นถึงความต้องการเครื่องทำความเย็นขนาดยักษ์ที่สามารถขับเคลื่อนปริมาณการทำงานจำนวนมากที่ใกล้เคียงกับอุณหภูมิศูนย์สัมบูรณ์" Zacharov กล่าว