Вчені розробляють квантовий комп’ютер з античастинок
Фізики з США і Німеччини отримали зображення частинки, яка водночас є своєю античастинкою
- Головна
-
1 серпня 2019 11:55
Вивчення цього феномена уможливить створення необхідного матеріалу для квантових комп’ютерів, передає Depo.ua з посиланням на "НВ".
Найдосвідченіші і найбагатші технологічні компанії світу ламають голову над створенням перших робочих квантових комп’ютерів. Суть цієї технології полягає в тому, що комп’ютери нового покоління будуть використовувати кубіти вяк мінімальні одиниці інформації.
На відміну від звичних нам бітів, кубіти можуть перебувати в двох станах одночасно і обробляти набагато більше інформації. Головною проблемою створення кубітів залишається нестабільність технологій, що існують для цього, і надзвичайно низькі температури, за яких частки надпровідних матеріалів можуть переходити у квантовий стан і виробляти необхідні електричні імпульси.
Імовірним розв’язанням проблеми стабільності квантових комп’ютерів може бути використання ферміонів Майорани — частинок, які одночасно є своїми античастинками. Цей парадокс описав італійський фізик Етторе Майорана майже сто років тому, а тепер вчені з усього світу сподіваються використовувати майоранівські ферміони на практиці.
Як повідомляє Science Alert, такі ферміони можуть діяти як кубіти, перебуваючи в квантовій суперпозиції і передаючи відразу кілька електричних імпульсів у вигляді інформації.
"У нормальних умовах частинки і античастинки знищують одне одного, але заплутані майоранівські квазічастинки, утворені розщепленням електрона на дві половини, є напрочуд стабільними. Крім того, вони пам’ятають, як їх переміщали. Цю властивість можна використовувати для зберігання інформації", — пише журналістка Science Alert Мішель Старр.
Для створення і підтримки стабільної роботи кубітів, ферміони Майорани потрібно розділити таким чином, щоб вони зберігали властивості частинок і античастинок, навіть коли між ними буде значна відстань.
За розв’язання цієї проблеми взялися фізики з Іллінойського і Гамбурзького університетів. Днями вчені опублікували результати свого дослідження, згідно з яким вони змогли засікти майоранівські ферміони і зробили ще один крок назустріч квантовим комп’ютерам.
Аби отримати квазічастинку, яку описав Етторе Майорана, фізики використовували надпровідник з ренію. Цей матеріал не має електричного опору за температур близько шести градусів за Кельвіном (-267 °C).
Поверх такого надпровідника вчені додали наночастинки з атомів магнітного заліза, що дозволило створити так званий топологічний вузол. "Топологічний вузол схожий на дірку в пончику. Ви можете перетворити пончик на кавову чашку, не втрачаючи його дірку, але якщо ви хочете знищити дірку, ви маєте зробити щось досить серйозне, наприклад, з'їсти пончик", — пояснює фізик Дірк Морр з Іллінойського університету в Чикаго.
Пропускаючи потік електронів через надпровідник з топологічним вузлом, вчені засікли появу ферміонів Майорани по краях часток магнітного заліза, — якраз навколо описаної Морром "діркипончика".
Фото: Palacio-Morales et al. Science Advances
Яскрава кругова лінія, яка вийшла на зображенні, і є квазічастинками, які можуть проявляти властивості частинок і античастинок одночасно. За словами Дірка Морра, наступним кроком для створення квантових комп’ютерів має бути інженерне вирішення того, як навчитися керувати кубітами Майорани і збільшити за допомогою них комп’ютерні потужності.
Крім використання квазічастинок для створення кубітів, інші вчені збираються провести ще більш місткі одиниці інформації — кудіти — за допомогою квантової заплутаності фотонів.
Кілька тижнів тому вчені з Університету Перд’ю, штат Індіана, опублікували в журналі npj Quantum Information дослідження, в якому вони запропонували замість кубітів використовувати кудіти — одиниці інформації, які можуть перебувати більш ніж у двох станах одночасно. За їхніми словами, це дозволить працювати з меншою кількістю кудітов, і водночас виробляти більше обчислювальних потужностей.
Щоб стабілізувати роботу кудітів і підтримувати їхній квантовий стан, фізики використали найпростішу квантову заплутаність. Вчені з Індіани запрограмували чотири кудіти в двох заплутаних фотонах, які не так легко піддаються впливу навколишнього середовища і довше можуть зберігати стабільний стан.
"Фотони є цінними у квантових обчисленнях, тому що їх важко генерувати і контролювати. Тож це ідеальне рішення — зібрати якомога більше інформації в кожен фотон", — казав один з авторів дослідження Пулад Імані.
За допомогою чотирьох кудітів і підтримки їх стабільності за рахунок використання заплутаних фотонів, вчені створили обчислювальні потужності, що дорівнюють квантовому комп’ютеру з 20 кубітами. Раніше цьогоріч компанія IBM презентувала квантовий комп’ютер з такою ж кількістю кубітів.
Нагадаємо, український школяр став срібним призером Олімпіади геніїв у США
Більше новин про події в Україні та світі на Depo.ua
Всі новини на одному каналі в Google News
- 17:21 На Харківщині окупанти вдарили по вокзалу: Є поранені
- 17:06Експерт: СБУ розширила перелік цілей по яким б'є в рф – настала черга великих нафтобаз
- 16:31Агент фсб, який "змалював" укріпрайони на Харківщині, сів на 15 років
- 16:19YouTube XSPORT досяг позначки 500 000 підписників
- 16:16росіяни атакували Суми та Дніпропетровщину
- 15:24 На Донеччині через атаки росіян загинули чотири людини, ще шестеро — поранені
- 14:28На Волині двох прикордонників запідозрили у переправленні понад 200 ухилянтів до Польщі
- 13:10"Приходьте люди на вечір у Клюб": Олег Скрипка запрошує на грандіозний ювілейний концерт на честь свого 60-річчя
- 12:48Росіяни з дрона атакували вантажівку на Херсонщині
- 12:10Прикордонники натрапили на засідку ворожої ДРГ на Сумщині
- 12:00Подробиці вибуху в Миколаєві: Здетонували боєприпаси, загинуло двоє військових
- 11:40Через обстріл постраждала вітрова електростанція на півдні, — Міненерго
- 11:28Подробиці удару по Черкащині: Ворог вдарив ракетами по Смілі ФОТО
- 10:53Папа Римський Франциск закликав усі країни, що воюють, шукати перемовин і миру
- 10:42 На Хмельниччині чоловік відкрив вогонь з рушниці по правоохоронцях ФОТО
- 10:16Правоохоронці затримали киянина, який за гроші обіцяв військовозобов'язаному довідку про інвалідність
- 10:01СБУ заявила про успішне затримання російського "крота" у Силах оборони на Харківщині ФОТО
- 09:36Столичні патрульні врятували паралізованого чоловіка, що пролежав у власному гаражі кілька днів
- 09:10Бійці ССО знищили ворожий "Бук-М1", що готувався до пуску ракет (ВІДЕО) Відео