Vedci vytvorili kvantový počítačový čip, ktorý funguje aj 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.

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.

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

Čítaj viac z kategórie: Inovácie a Eko