Vedci vytvo­rili kvan­tový počí­ta­čový čip, ktorý fun­guje aj pri izbo­vej tep­lote

Timotej Vančo / 4. august 2016 / Tech a inovácie

Je vše­obecne známe, že pra­co­vať s kvan­to­vými čipmi sa dá jedine pri níz­kych tep­lo­tách pri­bli­žu­jú­cich sa abso­lút­nej nule. Výzvou pre kaž­do­denné využi­tie je kvan­tový čip, ktorý fun­guje pri izbo­vej tep­lote.

Typický nor­málny počí­tač, ktorý pou­žíva každý jeden z nás, fun­guje na prin­cípe binár­nych čísiel, teda 0 a 1. Kvan­tový počí­tač pou­žíva sek­ven­ciu kvan­to­vých bitov alebo takz­va­ných – qubi­tov. Tieto kvan­tové bity, dokáže repre­zen­to­vať aj známe vlast­nosti 0 a 1, ale tak­tiež aj niečo medzi 0 a 1, stav známy ako kvan­tová super­po­zí­cia. Je to obrov­ský skok vo výpoč­to­vej tech­nike, v kto­rej by to zna­me­nalo revo­lú­ciu. Počí­tače by boli omnoho rých­lej­šie a s väč­ším výko­nom ako kedy­koľ­vek pred­tým.

Všetko závisí od pooto­če­nia – spinu

Elek­trón je pri­ro­dzene nabitý a má svoju rotá­ciu – spin. Spin určuje, či atóm bude gene­ro­vať mag­ne­tické pole. Spin môže byť tak­tiež využitý ako qubit pre stavy medzi 0, keď je spin oto­čený „dole“ a 1, keď je spin oto­čený „hore“. Spin elek­trónu sa musí vyva­ro­vať stavu deko­he­ren­cie, čo sa stáva, ak sa elek­trón dostane do kvan­to­vej super­po­zí­cie a stane sa neu­spo­ria­da­ným v mriežke. To môže zna­me­nať stratu infor­má­cií, ktoré obsa­huje. Život­nosť rotá­cie – spinu elek­trónu, závisí aj od kmi­tov a inte­rak­cií iných ató­mov v mriežke mate­riálu. Pre mini­málnu prácu na počí­tači, sa poža­duje život­nosť kvan­to­vého bitu aspoň 100 nano­se­kúnd. Práve dote­raz pou­ží­vané ochla­dzo­va­nie mate­riálu na tep­lotu –273 stup­ňov Cel­zia, pomá­halo pri pre­dĺžení život­nosti takýchto kvan­to­vých bitov.

DWave_128chip

Foto: extremetech.com

Vedci skú­šali kvan­tové super­po­zí­cie s rôz­nymi mate­riálmi. Od kovov a sili­kónu, ktoré musia byť chla­dené na tep­lotu blízku abso­lút­nej nule až po mate­riály, ktoré by vydr­žali síce izbovú tep­lotu, ale expe­ri­men­to­vať s nimi sa dalo iba v jad­ro­vých reak­to­roch a v zaria­de­niach, ktoré vedeli zabez­pe­čiť mini­málnu hus­totu iných prv­kov v okolí. Preto je veľmi dôle­žité zvá­žiť, s akými mate­riálmi sa bude zaob­chá­dzať. Naj­lepší by bol mate­riál, ktorý vydrží pri izbo­vej tep­lote viac ako 100 nano­se­kúnd a ved­com poskytne pries­tor na prácu s qubitmi.

Pri výskume sa uká­zalo, že vhodný mate­riál na poža­do­vané dosia­hnu­tie spinu u elek­tró­nov aj pri izbo­vej tep­lote, by sa dalo za pou­ži­tia kar­bó­no­vých nano­čas­tíc. Tento mate­riál sa ved­com poda­rilo dosiah­nuť pri spa­ľo­vaní naf­ta­línu z naf­ta­lí­no­vých guľô­čok, čo vyzerá ako sľubná cesta. Tento mate­riál sa vyrába ako pevný prá­šok, a tak­tiež sa dá rozp­tý­liť do eta­nolu, vody alebo aj pev­ných mate­riá­lov ako je sklo.

SNF-West-36

Foto: wikipedia.com

Tento mate­riál umož­nil ved­com vytvo­riť nový rekord v život­nosti elek­tró­no­vého spinu. Bolo to presne 175 nano­se­kúnd pri izbo­vej tep­lote. Jasné, že to na prvý­krát nevy­zerá ako super dlhý čas, ale v porov­naní s pre­doš­lými pokusmi s gra­fé­nom je tento o 100-krát dlhší.

Tento nový objav posúva znova hra­nice kvan­to­vých počí­ta­čov bliž­šie k nám a k reál­nemu využi­tiu. Dúfame, že čoskoro budeme pou­ží­vať kvan­tové počí­tače na fakt presnú pred­po­veď poča­sia, stro­jové uče­nie alebo iné štýly využi­tia v ume­lej inte­li­gen­cii.

Zdroj článku: sciencealert.com, zdroj pre­zenč­ného obrázku: extremetech.com

Pridať komentár (0)