Nová metóda zapisuje údaje do jedného atómu štyrmi rôznymi spôsobmi
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 23. 2. 2024
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Podľa nového výskumu sa môže do daného priestoru vtesnať oveľa viac kvantového výpočtového výkonu, ak sa použijú štyri rôzne spôsoby ukladania údajov na jeden atóm. Nový metóda odomyká cestu k výkonnejším kvantovým počítačom, ktoré sa dajú ľahšie ovládať.
Tam, kde tradičné počítače dokážu spracovať a uložiť informácie buď ako 0, alebo 1, kvantové počítače dokážu to isté, plus superpozíciu 0 a 1 súčasne. To im dáva exponenciálne väčší výkon pri pridávaní kvantových bitov (qubitov), čo im umožňuje riešiť problémy, ktoré sú pre bežné stroje jednoducho príliš zložité.
Problémom je, že manipulácia s týmito qubitmi môže byť zložitá, najmä keď ich kvantové počítače začnú používať čoraz viac. Vedci z Univerzity Nového Južného Walesu v Sydney však teraz ukázali, ako možno do qubitu, v tomto prípade do jedného atómu, zapísať údaje štyrmi rôznymi spôsobmi v závislosti od toho, čo je potrebné.
Ide o atóm prvku s názvom antimón, ktorý možno implantovať do kremíkového čipu, kde nahradí jeden z atómov kremíka. Tento ťažký atóm bol vybraný na túto úlohu, pretože jeho jadro už obsahuje osem samostatných kvantových stavov, ktoré sa dajú použiť na kódovanie kvantových údajov. Navyše má elektrón, ktorý má sám o sebe dva kvantové stavy, čo zdvojnásobuje celkový počet ponúkaných kvantových stavov v atóme antimónu na 16 - každý z pôvodných ôsmich, spárovaný postupne s každým z dvoch elektrónov. Ak by ste chceli použiť iné materiály na vytvorenie kvantového počítača so 16 stavmi, potrebovali by ste štyri spojené qubity.
Skutočný prielom štúdie však spočíval v tom, ako tím dokázal manipulovať s údajmi na atóme, a to štyrmi rôznymi metódami. Elektrón sa dal ovládať pomocou oscilujúceho magnetického poľa. Metódou magnetickej rezonancie, aká sa používa v prístrojoch magnetickej rezonancie, sa dal manipulovať spin jadra atómu. Na ovládanie jadra by sa mohlo použiť aj elektrické pole. A napokon technika nazývaná ako „flip-flop qubits“ umožnila ovládať jadro a elektrón vo vzájomnej opozícii pomocou elektrického poľa.
Tím tvrdí, že táto štúdia pomôže urobiť kvantové počítače „hustejšími“, čím sa do menšieho priestoru vtesná viac qubitov.
„Investujeme do technológie, ktorá je ťažšia, pomalšia, ale z veľmi dobrých dôvodov, pričom jedným z nich je extrémna hustota informácií, ktoré bude schopná spracovať,“ povedal profesor Andrea Morello, hlavný autor štúdie. „Je veľmi dobré mať 25 miliónov atómov na milimetri štvorcovom, ale musíte ich kontrolovať jeden po druhom. Flexibilita, s akou to môžeme robiť pomocou magnetických polí, elektrických polí alebo ich kombinácie, nám poskytne veľa možností, s ktorými sa môžeme hrať pri zväčšovaní systému.“
Vedci ďalej plánujú použiť tieto atómy na zakódovanie logických qubitov, čo by nakoniec mohlo vydláždiť cestu pre praktickejšie kvantové počítače. Výskum bol nedávno uverejnený v Nature Communications.
