Australští vědci vytvořili první obvod kvantového počítače na světě – obvod, který obsahuje všechny základní součásti klasického počítačového čipu, ovšem v kvantovém měřítku. Přelomový objev, zveřejněný včera v časopise Nature, trval devět let.
"Je to vzrušující objev v mé kariéře," řekla ScienceAlert senior autorka a kvantová fyzička Michelle Simmons, zakladatelka Silicon Quantum Computing a ředitelka Centra excelence UNSW pro kvantové výpočetní a komunikační technologie.
Simmons a její tým nejenže vytvořili to, co je v podstatě funkční kvantový procesor, ale také jej úspěšně otestovali simulací malé molekuly, v níž má každý atom více kvantových stavů – něco, o co by tradiční počítač jen těžko dosáhl.
To naznačuje, že jsme nyní o krok blíže k tomu, abychom konečně využili sílu kvantového zpracování k lepšímu pochopení světa kolem nás, a to i v tom nejmenším měřítku.
"V 1950. letech Richard Feynman řekl, že nikdy nepochopíme, jak funguje svět - jak funguje příroda - pokud to nezačneme dělat ve stejném měřítku," řekl Simmons ScienceAlert. „Pokud dokážeme začít rozumět materiálům na této úrovni, můžeme vytvořit věci, které nikdy předtím nebyly vyrobeny. Otázkou je, jak vlastně na této úrovni ovládat přírodu?".
Aby vědci udělali skok v oblasti kvantových výpočtů, použili skenovací tunelový mikroskop v ultra vysokém vakuu k umístění kvantových teček se subnanometrovou přesností. Umístění každé kvantové tečky musí být správné, aby schéma mohlo napodobit, jak se elektrony pohybují po řadě uhlíků s jednou nebo dvěma vazbami v molekule polyacetylenu.
Nejtěžší bylo přesně zjistit, kolik atomů fosforu by mělo být v každé kvantové tečce, přesnou vzdálenost mezi každou tečkou, a pak navrhnout stroj, který by dokázal umístit drobné tečky v přesném pořadí do křemíkového čipu. Pokud jsou kvantové tečky příliš velké, interakce mezi těmito dvěma tečkami se stává „příliš velkou na to, aby ji bylo možné ovládat nezávisle na sobě,“ říkají vědci.
Zajímavé také:
- IBM oznámilo plány na vytvoření 4000 qubitového kvantového procesoru
- Vědci překonali světový rekord v kvantově šifrované komunikaci
Polyacetylen byl zvolen, protože jde o dobře známý model a lze jej tedy použít k prokázání, že počítač správně modeluje pohyb elektronů molekulou.
Protože vědci mají v současné době omezené znalosti o tom, jak molekuly fungují v atomovém měřítku, existuje mnoho předpokladů, které se podílejí na vytváření nových materiálů. „Jedním ze svatých grálů byla vždy výroba vysokoteplotních supravodičů,“ říká Simmons. Další potenciální aplikací kvantového počítání je studium umělé fotosyntézy a toho, jak se světlo přeměňuje na chemickou energii prostřednictvím organických řetězových reakcí.
Dalším velkým problémem, který mohou kvantové počítače vyřešit, je tvorba hnojiv. Trojné vazby dusíku se v současné době rozkládají za podmínek vysoké teploty a tlaku v přítomnosti železného katalyzátoru, aby se vytvořil fixovaný dusík pro hnojivo. Nalezení jiného katalyzátoru, který může zefektivnit hnojivo, může ušetřit spoustu peněz a energie.
Můžete pomoci Ukrajině v boji proti ruským vetřelcům. Nejlepším způsobem, jak toho dosáhnout, je darovat finanční prostředky ozbrojeným silám Ukrajiny prostřednictvím Zachraňte život nebo přes oficiální stránku NBÚ.
Přečtěte si také:
- V Austrálii byl nainstalován první nechlazený kvantový počítač na světě
- Vědci našli způsob, jak spojit teorii relativity a kvantovou mechaniku