Australske forskere har laget verdens første kvantedatakrets – en krets som inneholder alle de grunnleggende komponentene i en klassisk databrikke, men i kvanteskala. Landemerkefunnet, publisert i går i tidsskriftet Nature, var ni år underveis.
"Dette er en spennende oppdagelse i min karriere," sa seniorforfatter og kvantefysiker Michelle Simmons, grunnlegger av Silicon Quantum Computing og direktør for UNSWs Center of Excellence for Quantum Computing and Communication Technologies, til ScienceAlert.
Ikke bare har Simmons og teamet hennes skapt det som egentlig er en funksjonell kvanteprosessor, de har også vellykket testet den ved å simulere et lite molekyl der hvert atom har flere kvantetilstander – noe en tradisjonell datamaskin ville slite med å oppnå.
Dette antyder at vi nå er et skritt nærmere å endelig utnytte kraften i kvanteprosessering for å bedre forstå verden rundt oss, selv i den minste skala.
"På 1950-tallet sa Richard Feynman at vi aldri vil forstå hvordan verden fungerer - hvordan naturen fungerer - med mindre vi kan begynne å gjøre det i samme skala," sa Simmons til ScienceAlert. «Hvis vi kan begynne å forstå materialer på dette nivået, kan vi lage ting som aldri har blitt laget før. Spørsmålet er hvordan man faktisk kontrollerer naturen på dette nivået?".
For å gjøre et sprang innen kvanteberegning, brukte forskere et skanningstunnelmikroskop i et ultrahøyt vakuum for å plassere kvanteprikker med subnanometerpresisjon. Plasseringen av hvert kvantepunkt må være riktig slik at skjemaet kan etterligne hvordan elektroner beveger seg langs en rad med karboner med en eller to bindinger i polyacetylenmolekylet.
Det vanskeligste var å finne ut nøyaktig hvor mange fosforatomer som skulle være i hver kvanteprikk, den nøyaktige avstanden mellom hver prikk, og deretter designe en maskin som kunne plassere de bittesmå prikkene i nøyaktig rekkefølge inne i en silisiumbrikke. Hvis kvanteprikkene er for store, blir interaksjonen mellom de to prikkene «for stor til å kontrolleres uavhengig av hverandre», sier forskerne.
Også interessant:
- IBM har annonsert planer om å lage en 4000 qubit kvanteprosessor
- Forskere slo verdensrekorden for kvantekryptert kommunikasjon
Polyacetylen ble valgt fordi det er en velkjent modell og kan derfor brukes til å bevise at datamaskinen korrekt modellerer elektronenes bevegelse gjennom molekylet.
Fordi forskere for tiden har en begrenset forståelse av hvordan molekyler fungerer på atomskala, er det mange antagelser involvert i å lage nye materialer. "En av de hellige gralene har alltid laget superledere med høy temperatur," sier Simmons. En annen potensiell anvendelse av kvanteberegning er studiet av kunstig fotosyntese og hvordan lys omdannes til kjemisk energi gjennom organiske kjedereaksjoner.
Et annet stort problem som kvantedatamaskiner kan løse, er å lage gjødsel. Nitrogen trippelbindinger brytes for tiden ned under forhold med høy temperatur og trykk i nærvær av en jernkatalysator for å lage fast nitrogen for gjødsel. Å finne en annen katalysator som kan gjøre gjødselen mer effektiv kan spare mye penger og energi.
Du kan hjelpe Ukraina med å kjempe mot de russiske inntrengerne. Den beste måten å gjøre dette på er å donere midler til Ukrainas væpnede styrker gjennom Redd livet eller via den offisielle siden NBU.
Les også:
- Verdens første ukjølte kvantedatamaskin er installert i Australia
- Forskere har funnet en måte å kombinere relativitetsteorien og kvantemekanikken på