Průkopnická zkušenost Proměňuje největší kvantový počítač IBM na kvantovou hmotu

Vědci z University of Chicago vyvinuli kvantový počítač IBM, aby se stal typem látky zvané excitonový koncentrát. Půjčka: IBM

Průkopnické zkušenosti vám mohou pomoci navrhnout energeticky účinné materiály.

V mezníkové studii publikované Zkouška z fyzické kontroly, skupina University of Chicago Vědci tvrdí, že mohou z největšího kvantového počítače IBM udělat kvantovou hmotu.

Koordinovali počítač tak, aby se z něj stal typ kvantové látky zvané excitonová kondenzace, která se nedávno prokázala. Tyto kondenzáty byly určeny pro jejich budoucí technologický potenciál, protože mohou vést energii s téměř nulovou ztrátou.

„Důvod, proč je to tak vzrušující, je ten, že to ukazuje, že můžete používat kvantové počítače jako programovatelné experimenty,“ řekl David Mazzioti, spoluautor článku a profesor na Institutu Fran Amese Franka և Chicago Quantum, expert odborník na molekulární elektronovou strukturu. „To by mohlo sloužit jako dílna pro výrobu potenciálně užitečných kvantových materiálů.“

Mazziotti několik let sledoval, jak světoví vědci studují fyzikální stav zvaný excitonová kondenzace. Fyzici tyto nové typy fyziky velmi zajímají, zčásti proto, že objevy minulosti ovlivnily vývoj technologie. Například takový stav zvaný supravodič je základem přístrojů MRI.

Přestože koncentráty excitonů byly předpovězeny před půl stoletím, donedávna nebyl nikdo schopen v laboratoři skutečně provádět jedinou práci bez použití extrémně silných magnetických polí. Ale pro vědce jsou zajímavé, protože mohou přenášet energii bez jakékoli ztráty. Něco, co žádná jiná látka, o které víme, nedokáže. Pokud jim fyzici lépe porozuměli, je možné, že by nakonec mohli tvořit základ neuvěřitelných energeticky úsporných materiálů.

„To by mohlo sloužit jako dílna pro výrobu potenciálně užitečných kvantových materiálů.“

Prof. David Mazzioti

K přípravě excitonového kondenzátu vědci vzali částici ze sítě částic a ochladili ji na -70 stupňů pod nulou. Fahrenheita, և zfalšovat to za vzniku párů částic zvaných excitony. Poté způsobují zapletení párů, což je kvantový jev, když jsou osudy částic propleteny. Ale to je tak komplikované, že vědci dokázali vytvořit koncentrace excitonu jen několikrát.

„Exitonový kondenzát je jedním z nejvíce kvantově mechanických stavů, které lze připravit,“ řekl Mazzioti. To znamená, že je velmi daleko od klasických každodenních vlastností fyziky, s nimiž se vědci zvyknou zabývat.

Vstupte do kvantového počítače. IBM zpřístupňuje své kvantové počítače lidem po celém světě, aby mohli otestovat své algoritmy. Společnost souhlasila s poskytnutím „půjčky“ společnosti UChicago na její zkušenosti pod jejím největším názvem „Rochester“.

Postgraduální studenti LeeAnn Sager և Scott Scott napsal řadu algoritmů, které považovaly každou z Rochesterových kvantových bitů za exciton. Kvantový počítač pracuje zapletením svých bitů, takže když je počítač aktivní, vše se stane excitační kondenzací.

„Byl to opravdu skvělý výsledek, zčásti proto, že jsme zjistili, že kvůli hluku současných kvantových počítačů se kondenzát neobjevuje jako velký kondenzát, ale jako soubor malých kondenzátů,“ řekl Sager. „Nemyslím si, že by to kdokoli z nás předpověděl.“

Mazziotti říká, že studie ukazuje, že kvantové počítače by mohly být užitečnou platformou pro studium excitonových kondenzátů.

„Schopnost programovat kvantový počítač jako je excitonový koncentrát může být velmi užitečná při inspiraci nebo realizaci potenciálu excitonových koncentrátů, jako jsou materiály šetřící energii,“ řekl.

Kromě toho může samotné programování tak složitého kvantově mechanického stavu na počítači znamenat významný vědecký pokrok.

Protože kvantové počítače jsou tak nové, vědci se stále učí, co s nimi mohou dělat. Ale jedna věc, kterou víme již dlouho, je, že existují určité přírodní jevy, které je prakticky nemožné modelovat na klasickém počítači.

„V klasickém počítači musíte programovat v tomto prvku náhody, který je v kvantové mechanice tak důležitý. „Ale v kvantových počítačích existuje ta šance na grilování,“ řekl Sager. „Mnoho systémů funguje na papíře, ale nikdy nebylo prokázáno, že fungují v praxi. Takže být schopen ukázat, že to dokážeme, dokážeme úspěšně naprogramovat velmi propojené stavy v kvantovém počítači, je jedinečné – vzrušující. “

Odkaz. „Lian M. Sager, Scott E. Smarty Ա David A. „Mazioti, výroba koncentrátu fotonového excitonu v kvantovém počítači o velikosti 53 kvbitů“, 2020 9. listopadu Zkouška z fyzické kontroly,
DOI: 10.1103 / PhysRevResearch.2.043205:

Financování. US Department of Energy Basic Energy Science Office, National Science Foundation, US Army Research Office.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Objeven vzácný supravodič – může být rozhodující pro budoucnost kvantové práce na počítači

Výzkum vedený Kentem a laboratoří STFC Rutherford Appleton Laboratory vedl k objevu nového vzácného topologického supravodiče LaPt3P. Tento objev může mít velký význam pro...

Mimořádný příklad toho, jak voda a led mohou formovat zemi

29. května 2021 Jedna z největších delt na světě je pozoruhodným příkladem toho, jak voda a led mohou formovat pevninu. Delta Yukon-Kuskokswim je jednou z největších...

Prehistorický typ člověka, který byl dříve vědě neznámý

Statická lebka, dolní čelist a temenní pravopis. Fotografický kredit: Tel Avivská univerzita Dramatický objev během izraelských vykopávek Objev nové homo skupiny v této oblasti, která...

Jak vznikla supermasivní černá díra

Výzkum vedený Kalifornskou univerzitou, Riverside poukázal na semeno černé díry vytvořené zhroucením halo temné hmoty. Supermasivní černé díry neboli SMBH jsou černé díry s hmotností...

MIT dosahuje významného pokroku směrem k plné implementaci kvantového výpočtu

Nastavitelná spojka může zapnout a vypnout interakci qubit-qubit. Nežádoucí, zbytkové (ZZ) interakce mezi dvěma qubity jsou eliminovány použitím vyšších úrovní energie v konektoru....

Newsletter

Subscribe to stay updated.