Uus Quantum-Arvuti Disain Võib Kaasa Tuua Praktilisi Riistvara

{h1}

Teadlased on välja pakkunud uue meetodi mikroarvutite jaoks mikroarvestite ehitamiseks, et juhtida üksikuid aateid, ning nad ütlevad, et uus meetod pakub kasuliku arvutusseadme plaani.

Quantumarvutid lubavad võita keerukaid probleeme, näiteks krüptitud sidekodeeringute dekodeerimist ja uute ravimite väljatöötamist palju kiiremini kui tavapäraseid masinaid. Kuid siiani on quantum-arvutid kasutatud ainult spetsiifiliste probleemide lahendamiseks, enamasti selleks, et näidata, kuidas nad töötavad.

Nüüd on teadlased välja pakkunud uue meetodi mikroarvutite jaoks mikroarvestite ehitamiseks, et juhtida üksikuid aateid, ning nad ütlevad, et uus meetod pakub välja mõtet kasulikumale arvutusmasinale.

"Me kasutame mõnda uut kontseptsiooni, mis tohutult lihtsustavad kvantarvuti ehitamist," ütles Ühendkuningriigi Sussexi Ülikooli Ion Quantum Technology Groupi juht Winfried Hensinger. Hensinger juhtis uue uuringu, mis kirjeldab disaini. [Top 10 revolutsioonilised arvutid]

Kvantarvuti koosneb ristmikest, mis kontrollivad laetud aatomite liikumist, mida nimetatakse ioonideks. Tavaliselt 3,5-tollise (9 sentimeetri) räni vahvlile sobib kokku 1 296 ristmikku ja vahvlite ühendamine oleks võimalikult vajalik, võimaldades arvutiga nii palju kvantti bitti. Seevastu praegustel quantum-arvutitel on kõige rohkem tosinat bitti.

Kvantarvutid ei tööta samamoodi tavapäraste masinatega. Tüüpilises arvutis on bitid kodeeritud miljoneid väikseid ahelaid ja nende väärtuseks on 1 või 0. Kvantarvuti puhul kodeeritakse bitte, mida nimetatakse kbiteks, kvantifitseeritud aatomite kvantseisundiga ja need võivad olla 1, 0 või vaheväärtus.

Qubits saab seda teha, sest kvantmehaanika võimaldab riikide superpositsiooni; osake ei ole kunagi tegelikult ühes riigis või teises, kuni see on täheldatud, mis tähendab, et ta peab suhelda mõõdetaval viisil välismaailmaga. Superpositsioon ei tähenda, et riik on lihtsalt nähtamatu; see tõesti võib eksisteerida nii mõlemas korraga. Kuna kubitid on korraga mitmes riigis, võib kvantarvuti üheaegselt tõhusalt lahendada paljusid arvutusi.

Kuid ka superpositsioon, miks on kvantiarvuteid raske ehitada. Neid ümbritsevad olekuga ioonid ei saa kunagi midagi väljastpoolt puudutada. Teadlaste sõnul võib isegi kallis soojus muuta iooni "kokkuvarisemise" ühte olekusse, mis võtab ära kubitide võime kõik need arvutused teha.

Uus disain

Uues arhitektuuris koosneb iga ristmik neljast elektroodist, mis vastavad ristmikule. Elektroodide all on traadid, mis kannavad voolu ja loovad magnetvälja. Hensinger ütles, et magnetväli kontrollib "andmete" ioonide liikumist, mis lähevad "laadimistsoonist" ühele elektroodile, et vastata teisele ioonile vastaspõleti elektroodis asetsevas tsoonis.

Mikrolaineahjud tulevad kahe iooni peale, kui nad kokku puutuvad, ja need on kokku puutunud. See tähendab, et mis iganes ühe iooniga juhtub, kajastub koheselt teises. See on koht, kus kodeeritakse väärtus 1 või 0, kuid väärtus pole teada. Magnetvälja muutmine taaskäib andmete iooni tagasi "ristmikule", kus see muutub kolmandaks elektroodiks, mida nimetatakse avastamisvööndiks. Sel hetkel tabab laser iooni ja näitab selle olekut - 1 või 0.

Uuringute kohaselt võiksid teadlased tuhandeid neid üksteisega ühendatud ristmikke ehitada tõeliseks quantum-arvutiks. Hensinger ja tema kolleegid näevad üksteisega ühendatud mooduleid 2,2 miljonit ühenduspunkti, umbes 14 jalga (4,3 meetrit). Teadlaste sõnul on tuhat sellist moodulit jalgpalliväljaku suuruseks ja neil on 2 miljardit ioone, mis esindavad nii palju kobitte.

Hensinger ütles WordsSideKick.com'ile, et see on mikrolainete ja magnetväljade kasutamine, mis muudab disaini lihtsamaks.

"Traditsiooniliselt kasutate laserite abil quantum gate'i," ütles ta. "Kuid selleks, et luua arvuti, kus on palju kobaidi, on vaja miljardit laserkiire." See ei olnud praktiline, nii et tema meeskond otsis teist teed.

Teised kvantarvutid kujutavad ioone lõpmatusse absoluutse nulliga lähedasel temperatuuril, kõige külmem temperatuur on teoreetiliselt võimalik (miinus 459,67 kraadi Fahrenheiti või miinus 273,15 kraadi Celsiuse järgi). Hensinger ütles, et masin võib töötada palju kõrgematel temperatuuridel, umbes miinus 351 kraadi F (minus 213 kraadi C), kasutades vedelat lämmastikku jahutusvedelikuna.

Uuringu kohaselt võib seda tüüpi kvantarvuti mõjutada 617-kohalist numbrit 110 päeva jooksul. Selliseid suuri numbreid kasutatakse krüpteerimiseks, et veebis oleks palju kommunikatsioone. (Vastupidi populaarsele müüdile ei püüa kvantarvuti iga tegurit proovida, vaid leiab otsetee, mis võimaldab tavalisel arvutil kergemini arvutada tegureid, mida soovite suure hulga toota.)

USA-s asuv DigiCert, kes pakub digitaalseid sertifikaate ühiseks turvaliseks suhtlemiseks, ütleb oma veebisaidil, et isegi 1000 ühilduvat lauaarvutid lähevad kaua aega kui universumi vanus.

Edusammude tegemine

Marylandi Ühinenud Quantum Instituudi füüsika professor Christopher Monroe, kes töötas kvantarvutite disainilahenduste valdkonnas, ütles, et talle meeldivad selle kvantarvuti jaoks välja pakutud ideed, sest moodulid ei tugine eksootilistele tehnoloogiatele - kõike seda paberit võiks täna ehitada. Teisest küljest oleks tegelikult kvantarvuti ehitamine tõeline väljakutse, lisas ta.

Üks probleem on masina suur suurus; uuringus märgitakse, et see mõõdaks rohkem kui 300 jalga (91 m) küljel, kui tal oleks 2 miljardit bitti.

Isegi nii, Monroe ütles, et see uuring võtab vastu probleemid, mida varasemad uuringud ei teinud. Näiteks Hensinger ja tema meeskond uurisid probleemi, et arvuti on piisavalt külm, et see usaldusväärselt toimida, sest kuum võib kubitiid rikkuda.

"Magnetvälja tegemiseks vajalikud vooluallikad ja -traadid on tõelised soojagurid," ütles Monroe ja jahutussüsteemi integreerimine oli hea mõte.

Sellised kujundused on liikumine tõelise tehnika poole, ütles Bill Munro, kes juhib Jaapani telekommunikatsiooniettevõtte NTT teoreetilist kvantfüüsika uurimisgruppi. Siiski jääb veel mõned väljakutsed, ütles ta.

"Teooria ja disaini vahel on suur erinevus ja see on tegelikult ehitamine," ütles Munro. Kuid disaini lihtsus muudab selle usutavaks, lisas ta. "Võti ei tee miljardit [qubits]. Sa toodad ühte, siis 10 või 100. See on midagi sellist, millest me pole kaotanud."

Uus uuring ilmus veebis täna (1. veebruar) ajakirjas Science Advances.

Algne artikkel WordsSideKick.com kohta.


Video Täiendada: Dragnet: Big Gangster Part 1 / Big Gangster Part 2 / Big Book.




ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com