Pirmaujanti patirtis didžiausią IBM kvantinį kompiuterį paverčia kvantine materija

Čikagos universiteto mokslininkai sukūrė IBM kvantinį kompiuterį, kad taptų medžiagos, vadinamos eksitoniniu koncentratu, rūšimi. Paskola: IBM

Pirmaujanti patirtis gali padėti sukurti energiją taupančias medžiagas.

Paskelbtame reikšmingame tyrime Fizinės apžvalgos egzaminas, grupė Čikagos universitetas Mokslininkai teigia, kad jie gali didžiausią IBM kvantinį kompiuterį paversti kvantine materija.

Jie suderino kompiuterį taip, kad jis virto tam tikros rūšies kvantine medžiaga, vadinama eksitoniniu kondensatu, kuris tik neseniai pasirodė esąs. Tokie kondensatai buvo nustatyti atsižvelgiant į jų ateities technologinį potencialą, nes jie gali praleisti energiją beveik be nuostolių.

„Priežastis, kad tai yra taip įdomu, yra ta, kad ji parodo, jog kvantinius kompiuterius galite naudoti kaip programuojamus eksperimentus“, – teigė Davidas Mazzioti, šio straipsnio bendraautorius ir profesorius Fran Ameso Franko instituto Čikagos kvantoje, molekulinės elektroninės struktūros ekspertas. “Tai galėtų būti dirbtuvė potencialiai naudingų kvantinių medžiagų statybai”.

Kelerius metus Mazziotti stebėjo, kaip pasaulio mokslininkai tyrinėja fizikos būseną, vadinamą eksitoniniu kondensatu. Fizikus labai domina šios naujos fizikos rūšys, iš dalies dėl to, kad praeities atradimai nulėmė technologijos raidą. Pavyzdžiui, tokia būsena, vadinama superlaidininku, yra MRT aparatų pagrindas.

Nors eksitoniniai koncentratai buvo numatyti prieš pusšimtį metų, dar neseniai niekas negalėjo realiai atlikti vieno darbo laboratorijoje nenaudodamas itin stipraus magnetinio lauko. Tačiau mokslininkams tai įdomu, nes jie gali perduoti energiją be nuostolių. Tai, ko negali padaryti jokia kita medžiaga, apie kurią žinome. Jei fizikai juos geriau supras, gali būti, kad jie galų gale bus neįtikėtinų energiją taupančių medžiagų pagrindas.

“Tai galėtų būti dirbtuvė potencialiai naudingų kvantinių medžiagų statybai”.

Prof. Deividas Mazzioti

Norėdami paruošti eksitoninį kondensatą, mokslininkai paėmė dalelę iš dalelių tinklo ir atvėsino iki -70 laipsnių šalčio. Farenheitas, և suklastoja, kad susidarytų dalelių poros, vadinamos eksitonais. Tada jie susipina poromis – kvantiniu reiškiniu, kai susipina dalelių likimai. Bet tai yra taip sudėtinga, kad mokslininkams pavyko sukurti eksitoninę koncentraciją tik keletą kartų.

„Exiton kondensatas yra viena iš daugiausiai kvantinių mechaninių būsenų, kurią galima paruošti“, – sakė Mazzioti. Tai reiškia, kad mokslininkai yra įpratę spręsti klasikines kasdienes fizikos savybes.

Įveskite kvantinį kompiuterį. IBM savo kvantinius kompiuterius suteikia žmonėms visame pasaulyje, kad jie galėtų išbandyti jų algoritmus. Bendrovė sutiko suteikti „paskolą“ UChicago už savo patirtį didžiausiu pavadinimu „Rochester“.

Antrosios pakopos studentai LeeAnnas Sageris և Scottas Scottas parašė keletą algoritmų, kurie kiekvieną Rochesterio kvantinį bitą laikė eksitonu. Kvantinis kompiuteris veikia įsipainiojęs savo bitus, todėl, kai kompiuteris yra aktyvus, viskas tampa sužadinimo kondensatu.

„Tai buvo tikrai puikus rezultatas iš dalies dėl to, kad mes nustatėme, kad dėl dabartinių kvantinių kompiuterių triukšmo kondensatas atrodo ne kaip didelis kondensatas, bet kaip mažų kondensatų rinkinys“, – sakė Sageris. – Nemanau, kad kuris nors iš mūsų to būtų numatęs.

Mazziotti teigia, kad tyrimas rodo, kad kvantiniai kompiuteriai gali būti naudinga platforma patiems tiriant eksitoninius kondensatus.

„Galimybė užprogramuoti kvantinį kompiuterį, pavyzdžiui, eksitoninį koncentratą, gali būti labai naudinga įkvepiant ar realizuojant eksitoninių koncentratų, pavyzdžiui, energiją taupančių medžiagų, galimybes“, – sakė jis.

Be to, vien tokios sudėtingos kvantinės mechaninės būsenos programavimas kompiuteryje gali reikšti reikšmingą mokslo pažangą.

Kadangi kvantiniai kompiuteriai yra tokie nauji, tyrėjai vis dar sužino, ką gali su jais padaryti. Tačiau vienas dalykas, kurį žinome jau seniai, yra tai, kad yra tam tikrų gamtos reiškinių, kurių praktiškai neįmanoma modeliuoti klasikiniu kompiuteriu.

„Klasikiniame kompiuteryje turite programuoti šį atsitiktinumo elementą, kuris yra toks svarbus kvantinėje mechanikoje. „Tačiau kvantiniuose kompiuteriuose yra tokia šašlykų tikimybė“, – sakė Sageris. „Daugelis sistemų veikia popieriuje, tačiau niekada nebuvo įrodyta, kad jos veikia praktiškai. Taigi galimybė parodyti, kad tikrai galime tai padaryti, kvantiniame kompiuteryje galime sėkmingai užprogramuoti labai tarpusavyje susijusias būsenas, yra unikalu ir įdomu “.

Nuoroda. „Lianas M. Sageris, Scottas E. „Smarty“ – Davidas A. „Mazioti, fotonų eksitono koncentrato gamyba 53 kubitų kvantiniame kompiuteryje“, 2020 m Lapkričio 9 d. Fizinės apžvalgos egzaminas,
DOI: 10.1103 / PhysRevResearch.2.043205:

Finansavimas. JAV Energetikos departamento pagrindiniai energetikos mokslo biuras, Nacionalinis mokslo fondas, JAV armijos tyrimų biuras.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pasiutligė neužkrėstų smegenų, tačiau vis tiek kenčia nuo stiprių nervų pažeidimų.

Koronavirusas II su sunkiais kvėpavimo takų simptomais, Virusas, sukeliantis COVID 19Vargu ar jis bus tiesiogiai perduodamas į smegenis, tačiau vis tiek gali sukelti sisteminę...

Mokslas yra paprastas. Kas yra kvantinis skaičiavimas?

Nuo JAV energetikos departamentas 2021 m. Balandžio 21 d Lawrence'o Berkeley nacionalinė laboratorija DOE naudoja pažangią aušinimo sistemą - uolekčių, kad kvantinių kompiuterių širdis būtų pakankamai...

Kaip paukštis kvėpuoja geriau? Tyrėjų išvados

Apytikslis „apvalios viščiuko“ su paukščio plaučiais skaičius parodė, kad įkvėpus oro judėjimas pirmyn ir atgal. Kaip iškvėpimai (mėlynos rodyklės) ir iškvėpimai (raudoni) sukelia...

Kalnų gorilos gali naudoti krūtinę, kad perduotų informaciją apie save

Vyriškos gorilos krūtis muša. Autoriai: Jordi Galbany / Diano Fossey Gorilla fondas Skrynios, nukentėjusios nuo kalnų gorilų, kurios greitai muša krūtinę rankomis, kad skambėtų...

Paprastas mokslas: kas yra biokuras?

Parengta JAV energetikos departamentas 2021 m. Balandžio 20 d Mokslininkai fermentavo mieles, kad iš augalų cukrus virstų biodyzelinu. Kreditas: Nuotrauka mandagumo Stephanopoulos Lab Saulės, vėjo ir...

Newsletter

Subscribe to stay updated.