Na ceste k kvantovému počítaču Bol skúmaný prvý prepínateľný kvantový metamateriál na svete - správy
Rodokmeň Mliečnej dráhy
Plne integrovaná kontrola nanodiamantov
Trochu bližšie k slnku
Vzdialenosti od hviezd
Čo žiari hviezdy
Jednosmerná ulica pre elektróny
Stovky výtlačkov Newtonovej knihy Philosophiae Naturalis Principia Mathematica nájdené v novom počte
Naša slnečná sústava sa sformovala za menej ako 200 000 rokov
Zdravý na Mars
Na ceste k kvantovému počítaču: prvý skúmaný prepínateľný kvantový metamateriál na svete
Physik-News od 02.26.2018 Kvantová fyzika Kvantová optika
Kvantové počítače môžu vykonávať veľké množstvo aritmetických operácií súčasne. Týmto sľubujú, že vyriešia zložité problémy oveľa rýchlejšie ako súčasné počítače. Univerzity a spoločnosti ako Google alebo IBM skúmajú fyzické základy pre realizáciu takéhoto počítača. Vedci z Jeny, Karlsruhe a Moskvy sa dostali o krok bližšie k budúcej vízii kvantovej informatiky. Podarilo sa im realizovať prvý kvantový metamateriál na svete, ktorého priepustnosť svetla je možné presne riadiť pri teplotách -273 ° C. Materiál by sa mohol použiť ako riadiaci prvok v obvodoch pri kvantovom spracovaní signálu.
Tím vedcov z Inštitútu fotonických technológií Jeny Leibnizovej (Leibniz-IPHT), Technologického inštitútu Karlsruhe (KIT) a Národnej univerzity vedy a techniky (NUST MISIS) v Moskve prvýkrát vyrobil kvantový metamateriál špeciálnym spôsobom interaguje s elektromagnetickým žiarením v mikrovlnnom rozsahu. Metamateriál pozostáva z lineárneho usporiadania 15 metaatómov, kvantových bitov (qubitov): slučiek s priemerom niekoľkých mikrometrov vyrobených z hliníka, ktoré pri svojej pracovnej teplote okolo -273 ° C prenášajú elektrický prúd supravodivo, a teda bez strát. Na niektorých miestach sú hliníkové prstence prerušené tunelovými štruktúrami hrubými niekoľko nanometrov, križovatkami Josephson. Tak vznikajú supravodivé oscilačné obvody, v ktorých prúd preteká iba v dvoch definovaných stavoch.
Shulga, K. V. a kol. Magneticky indukovaná priehľadnosť kvantového metamateriálu zloženého z dvojitého toku qubits Nature Communications 2018
Vlastnosti prepínateľné pomocou magnetického poľa
Vedci teraz po prvý raz skonštruovali metamateriál z takzvaných twin qubitov, ktoré pozostávajú z dvoch vzájomne prepojených slučiek a majú tak namiesto troch piatich kontaktov Josephson. Boli vytvorené štruktúry v čistej miestnosti Leibniz-IPHT.
"Skúmali sme, ako sa dvojičky chovajú, keď ich pomocou magnetického poľa privedieme do dvoch rôznych stavov." Metamateriál zobrazuje vlastnosť, ktorá je pre nás neočakávaná. Pomocou magnetického poľa môžeme presne riadiť jeho priepustnosť pre žiarenie v mikrovlnnom spektre. Prekvapilo nás, že transparentnosť týchto špeciálnych kvantových metamateriálov sa dá zapnúť alebo vypnúť konfiguráciou základného stavu qubits. To bolo predtým úplne neznáme, “opisuje objav vedec Leibniz IPHT, profesor Evgeni Il’ichev. Výsledky výskumu, ktoré vznikli pod vedením profesora Alexeja Ustinova (NUST MISIS), publikovali vedci vo vysokopostavenom časopise Nature Communications.
Qubits: Systém v dvoch štátoch súčasne
Na rozdiel od jednotiek (bitov) klasického počítača nemajú qubits iba stavy 0 a 1. Podriaďujú sa zákonom kvantovej mechaniky a sú v superponovanom stave, ktorý je súčasne 0 a 1. V prípade supravodivých obvodov qubit preteká prúd indukovaný magnetickým poľom zľava (0) aj doprava (1).
Avšak stavy superpozície existujú iba do ich zmerania - v tomto okamihu systém predpokladá buď hodnotu 0, alebo 1. Kvôli superpozícii môžu kvantové počítače spracovávať veľké množstvo aritmetických operácií paralelne, zatiaľ čo súčasné počítače ich vykonávajú jeden po druhom. Počet operácií sa exponenciálne zvyšuje s počtom použitých qubitov. Spoločnosť IBM ponúka online prístup k supravodičovému kvantovému počítaču s 20 bitmi.
Táto novinka bola vytvorená z materiálu od