Nový projekt pro lepší a rychlejší Qubits

Vědci z Institutu Paul Scherrer Institute PSI přišli s podrobným plánem, jak vytvořit rychlejší a lépe definované kvantové bity. Ústředními prvky jsou magnetické atomy takzvané třídy vzácných kovů, které budou selektivně umístěny v krystalové mřížce materiálu. Každý z těchto atomů představuje jeden loket. Vědci ukázali, jak lze tyto loketky aktivovat, zamotat, použít jako paměťové bity a číst. Nyní publikovali své koncepční návrhy a pomocné výpočty v časopise Soubor PRX.

Prvotním požadavkem pro kvantové počítače bylo vytvořit takzvané kvantové bity neboli „qubits“. Paměťové bity, které na rozdíl od klasických bitů mohou mít nejen binární hodnoty nuly, ale také libovolnou kombinaci. tyto státy. „Umožňuje zcela nový druh zpracování dat, což znamená obrovské zvýšení výpočetního výkonu pro konkrétní aplikace,“ vysvětluje Manuel Grimm, výzkumný pracovník PSI, první autor nového příspěvku o qubits.

Manuel Grimm

Manuel Grimm je teoretický fyzik na Institutu Paula Scherera, který pracuje na základech pro stavbu budoucích kvantových počítačů. Půjčka Paul Cherer Institute / Marcus Fischer

Autoři popisují, jak na nich mohou logické bity vykonávat základní počítačové funkce v magnetickém tělese. Qubits měl přebývat na jednotlivých atomech ze třídy vzácných prvků vložených do krystalové mřížky hostitelského materiálu. Na základě kvantové fyziky autoři vypočítávají, že jaderná rotace vzácných atomů by byla vhodná pro použití jako nosič informací, tj. Loket. Navrhují také, aby laserové cílové impulsy mohly na okamžik přenášet informace. atomelektrony ակտիվ tak aktivují qubity, kterými se jejich informace stanou viditelnými pro okolní atomy. Dva takto aktivované qubity vzájemně interagují, takže je lze „zamotat“. Zapletení je speciální vlastnost kvantových systémů více částic nebo qubitů, která je nezbytná pro kvantové počítače. Výsledek měření jednoho qubitu přímo závisí na výsledcích měření ostatních qubitů և naopak.

Rychlejší znamená méně náchylný k chybám

Vědci ukazují, jak lze z těchto loket vyrobit logická hradla, zejména „Controlled NO Gate“ (CNOT Gate). Logické brány jsou základní stavební kameny, které klasické počítače používají k provádění výpočtů. Pokud je zkombinováno dostatek bran CNOT, jako jsou brány s jedním qubitem, je možné provést každou výpočetní operaci. Tvoří tedy základ kvantových počítačů.

Tento článek není první, který nabízí kvantová logická hradla. „Náš způsob aktivace nebo zamotání loket má však oproti předchozím srovnatelným nabídkám rozhodující výhodu. „Je to nejméně desetkrát rychlejší,“ říká Grimm. Výhodou však není jen rychlost, jakou může kvantový počítač založený na tomto konceptu vypočítat. Primárně řeší citlivost systému na chyby. „Qubiti nejsou příliš stabilní. „Pokud je proces zapletení příliš pomalý, existuje větší šance, že někteří qubitsové během této doby ztratí své informace,“ vysvětluje Grimm. Nakonec vědci PSI zjistili, že tento typ kvantového počítače je nejen přinejmenším desetkrát rychlejší než srovnatelné systémy, ale také méně náchylný k chybám se stejným faktorem.

Odkaz. „Universal Quantum Computation with Rare Earth Ion Electronuclear Wave Functions“ Manuel Grimm, Adrian Beckert, Gabriel Apley և Marcus Mueller, 21. ledna 2021 Jako PRX,
DOI: 10.1103 / PRXQuantum.2.010312:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Naneste na krém Deep Heat

Podle Experimentální biologie 6. května 2021 Studie odhalila zvýšení aerobního výkonu u sportovců, kteří používali krém s hlubokým teplem bez lékařského předpisu. Hluboké tepelné krémy, které sportovci...

Skladování obnovitelné energie v kamenech místo lithiových baterií

V případě přebytku elektřiny z větru nebo slunce se energetická rezerva nabije. To se děje prostřednictvím systému kompresorů a turbín, které čerpají tepelnou...

Byly vyvinuty ploché nudle, které se při vaření transformují do tvaru

CMU Lab vede vývoj nudlí, které se při vaření transformují do tvaru. Fotografický kredit: Carnegie Mellon University Ploché nudle zajišťují udržitelnější balení, přepravu a...

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Newsletter

Subscribe to stay updated.