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

Timotej Vančo / 4. augusta 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)