Australske videnskabsmænd har skabt verdens første kvantecomputerkredsløb – et kredsløb, der indeholder alle de grundlæggende komponenter i en klassisk computerchip, men i kvanteskala. Den skelsættende opdagelse, der blev offentliggjort i går i tidsskriftet Nature, var ni år undervejs.
"Dette er en spændende opdagelse i min karriere," fortalte seniorforfatter og kvantefysiker Michelle Simmons, grundlægger af Silicon Quantum Computing og direktør for UNSW's Center of Excellence for Quantum Computing and Communication Technologies, til ScienceAlert.
Ikke alene har Simmons og hendes team skabt, hvad der i bund og grund er en funktionel kvanteprocessor, de har også med succes testet det ved at simulere et lille molekyle, hvor hvert atom har flere kvantetilstande - noget en traditionel computer ville kæmpe for at opnå.
Dette tyder på, at vi nu er et skridt tættere på endelig at udnytte kraften i kvantebehandling til bedre at forstå verden omkring os, selv i den mindste skala.
"I 1950'erne sagde Richard Feynman, at vi aldrig vil forstå, hvordan verden fungerer - hvordan naturen fungerer - medmindre vi kan begynde at gøre det i samme skala," sagde Simmons til ScienceAlert. ”Hvis vi kan begynde at forstå materialer på dette niveau, kan vi skabe ting, der aldrig er blevet lavet før. Spørgsmålet er, hvordan man egentlig kontrollerer naturen på dette niveau?".
For at tage et spring inden for kvanteberegning brugte forskerne et scanningstunnelmikroskop i et ultrahøjt vakuum til at placere kvanteprikker med subnanometerpræcision. Placeringen af hvert kvantepunkt skal være korrekt, så skemaet kan efterligne, hvordan elektroner bevæger sig langs en række af carboner med en eller to bindinger i polyacetylenmolekylet.
Det sværeste var at finde ud af præcis, hvor mange fosforatomer der skulle være i hver kvanteprik, den nøjagtige afstand mellem hver prik og så designe en maskine, der kunne placere de små prikker i en præcis rækkefølge inde i en siliciumchip. Hvis kvanteprikkerne er for store, bliver interaktionen mellem de to prikker "for stor til at blive kontrolleret uafhængigt af hinanden," siger forskerne.
Også interessant:
- IBM har annonceret planer om at skabe en 4000 qubit kvanteprocessor
- Forskere slog verdensrekorden for kvantekrypteret kommunikation
Polyacetylen blev valgt, fordi det er en velkendt model og derfor kan bruges til at bevise, at computeren korrekt modellerer elektronernes bevægelse gennem molekylet.
Fordi forskere i øjeblikket har en begrænset forståelse af, hvordan molekyler fungerer på atomær skala, er der mange antagelser involveret i at skabe nye materialer. "En af de hellige grale har altid lavet højtemperatursuperledere," siger Simmons. En anden potentiel anvendelse af kvanteberegning er studiet af kunstig fotosyntese og hvordan lys omdannes til kemisk energi gennem organiske kædereaktioner.
Et andet stort problem, som kvantecomputere kan løse, er skabelsen af gødning. Nitrogen tripelbindinger nedbrydes i øjeblikket under forhold med høj temperatur og tryk i nærvær af en jernkatalysator for at skabe fast nitrogen til gødning. At finde en anden katalysator, der kan gøre gødningen mere effektiv, kan spare mange penge og energi.
Du kan hjælpe Ukraine med at kæmpe mod de russiske angribere. Den bedste måde at gøre dette på er at donere midler til Ukraines væbnede styrker gennem Red livet eller via den officielle side NBU.
Læs også:
- Verdens første ukølede kvantecomputer er blevet installeret i Australien
- Forskere har fundet en måde at kombinere relativitetsteorien og kvantemekanikken på