Οι φυσικοί της Κολωνίας ανακαλύπτουν ένα νέο σούπερ φαινόμενο για τους κβαντικούς υπολογιστές!
Οι φυσικοί της Κολωνίας ανακαλύπτουν ένα νέο σούπερ φαινόμενο για τους κβαντικούς υπολογιστές!
Köln, Deutschland - Η έρευνα στον τομέα των κβαντικών υπολογιστών έχει σημειώσει σημαντική πρόοδο. Οι φυσικοί από το Πανεπιστήμιο της Κολωνίας έχουν ανακαλύψει ένα υπεραγωγικό αποτέλεσμα σε νανο καλωδιακά από τοπολογικούς απομονωτές, το οποίο θεωρείται αποφασιστικό για το μέλλον των σταθερών κβαντικών κομματιών (qubits). Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο ειδικό περιοδικό "Φυσική Φύση" και η απόδειξη της διασταυρούμενης αντανάκλασης Andreev (διασταυρωμένη αντανάκλαση του Andreev) αποτελεί σημαντικό βήμα στην ανάπτυξη αυτής της τεχνολογίας. Ο τίτλος της μελέτης είναι η "μεγάλη απόκλιση του Andreev Reflection σε τοπολογικό μονωτικό νανοσωματιδίων που πλησιάζουν από έναν υπεραγωγό" και έγινε από τον Dr. Junya Feng και τον καθηγητή Dr. Yoichi Ando. Η μελέτη γράφτηκε σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο της Βασιλείας.
Οι τοπολογικοί απομονωτές (TI) έχουν καθιερωθεί ως πολλά υποσχόμενη βάση για ισχυρά κβαντικά κομμάτια που βασίζονται σε φερμιόνια της Majorana. Οι τρέχουσες τεχνολογίες Qubit είναι συχνά ασταθείς και επιρρεπείς σε σφάλματα. Μια νέα μέθοδος για την παραγωγή νανο καλωδίων που κατασκευάστηκαν από τοπολογικούς μονωτές αναπτύχθηκε από την Junya Feng, η οποία δημιουργεί μια καθαρότερη δομή και επιτρέπει την πρόκληση υπεραγονδυλικής συσχέτισης σε αυτά τα νανο καλωδιακά. Αυτές οι συσχετίσεις είναι απαραίτητες για τη δημιουργία και τον έλεγχο των φαντασμάτων της Majorana που αποτελούν τη βάση για τα νέα κβαντικά bits.
Προκλήσεις και δυνατότητες
Κεντρικό πρόβλημα στην ανάπτυξη κβαντικών υπολογιστών είναι η αστάθεια των υφιστάμενων τεχνολογιών. Οι τρέχουσες προσεγγίσεις qubit καταπολεμούν τα ποσοστά σφάλματος που περιορίζουν σοβαρά την απόδοση των κβαντικών υπολογιστών. Με την ανακάλυψη του διασταυρούμενου αντανάκλαση Andreev, ωστόσο, υπάρχει ένας πολλά υποσχόμενος τρόπος για να βελτιωθεί αυτό το ποσοστό επιτυχίας. Εδώ, ένα ηλεκτρόνιο που εγχύθηκε στο νανοϊκά σύρμα με ένα άλλο, για να σχηματίσει ένα υπεραγωγικό ζευγάρι Cooper, το οποίο δημιουργεί μια εκτεταμένη υπεραυρισμένη συσχέτιση.
Εκτός από την πρόοδο των φυσικών της Κολωνίας, η Microsoft εισήγαγε πρόσφατα τη Majorana 1, τον πρώτο κβαντικό επεξεργαστή στον κόσμο που βασίζεται σε τοπολογικά qubits. Αυτός ο επεξεργαστής έχει σχεδιαστεί με τέτοιο τρόπο ώστε να επιτρέπει την κλιμάκωση σε ένα εκατομμύριο qubits σε ένα μόνο τσιπ. Η σχετική τεχνολογία χρησιμοποιεί ένα συνδυασμό αρσενιδίου ινδίου, ημιαγωγού και αλουμινίου, ενός υπεραγωγού για να σχηματίσει τοπολογικά καλώδια νανοσωματιδίων με τρόπους Majora (MZMs). Τα MZMs χρησιμεύουν για την αποθήκευση κβαντικών μηχανικών πληροφοριών και θα μπορούσαν να επενδύσουν την κβαντική επεξεργασία.
Ο τρόπος διόρθωσης σφάλματος
Στις πρώτες μετρήσεις του επεξεργαστή της Majorana 1, βρέθηκε ποσοστό σφάλματος μόνο 1 %, με στόχο την περαιτέρω μείωση αυτού του αριθμού. Το σύστημα παρουσιάζει αξιοσημείωτη σταθερότητα, με εξωτερικές ενεργειακές διαταραχές σπάνια επηρεάζουν τις καταστάσεις qubit. Η Microsoft σχεδιάζει να πραγματοποιήσει ένα πρωτότυπο κβαντικής υπολογιστικής ανθεκτικής σε σφάλματα τα επόμενα χρόνια και εργάζεται ενεργά σε ένα νέο backend που απλοποιεί τη διόρθωση σφαλμάτων μέσω ψηφιακών παλμών. Με την ανάπτυξη ενός Tertron, μιας συσκευής βασισμένης σε μονό qubit, επιδιώκεται το επόμενο βήμα στον χάρτη πορείας για έναν κβαντικό υπολογισμό ανεκτικής σφάλματος.
Μαζί, οι εξελίξεις του Πανεπιστημίου της Κολωνίας και του Πανεπιστημίου της Microsoft δείχνουν ότι οι τοπολογικοί κβαντικοί υπολογιστές έχουν τη δυνατότητα να βελτιώσουν σημαντικά την επεξεργασία των κβαντικών πληροφοριών, η οποία υπόσχεται μακρινές παρορμήσεις για περιοχές όπως η επιστήμη των υλικών, η γεωργία και οι χημικές ανακαλύψεις. Οι προκλήσεις στην τρέχουσα κατάσταση της τεχνολογίας των κβαντικών υπολογιστών θα μπορούσαν να μειωθούν σημαντικά από αυτές τις νέες προσεγγίσεις.
Οι ερευνητές και οι προγραμματιστές παγκοσμίως προσβλέπουν στην πρόοδο της τεχνολογίας των κβαντικών υπολογιστών, ενώ το σημαντικό έργο του συμπλέγματος αριστείας "Matter and Light for Quantum Information" (ML4Q) στην Κολωνία, καθώς και τις πρωτοποριακές εξελίξεις στο Microsoft Open New Horizons.
Περισσότερες πληροφορίες μπορούν να βρεθούν στις μελέτες σε Πανεπιστήμιο της Κολωνίας href = "https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19792336/"> PubMed , καθώς και οι τελευταίες εξελίξεις στο Microsoft στο blog τους DetailsOrt Köln, Deutschland Quellen