სიახლეები
დიდი IT კომპანიები როგორებიცაა IBM, Google, Micrososft ცდილობენ კვანტური კომპიუტერების განვითარებას. ზოგიერთმა სადემონსტრაციო მოწყობილობამ უკვე აჩვენა უპირატესობა ჩვეულებრივ კომპიუტერებთან შედარებით გარკვეული ტიპის გამოთვლებისთვის. მაგრამ კომერციულად საინტერესო კვანტური კომპიუტერების შესაქმნელად საჭიროა, რომ ისინი მუშაობდნენ არა ამჟამად მიღწევად ასობით კუბიტის მართვაზე, არამედ მილიონობით კუბიტზე.
კუბიტი არის კვანტური გამოთვლების ინფორმაციის ერთეული, კლასიკური ბიტის ნაცვლად. თუ ბიტს შეიძლება ჰქონდეს მნიშვნელობა 0 ან 1, კუბიტს შეიძლება ჰქონდეს მნიშვნელობა 0 დან 1-მდე. ეს საშუალებას აძლევს კვანტურ ალგორითმებს გადაამუშავოს ინფორმაცია გაცილებით ნაკლებ დროში. რადგან კლასიკურ ბიტი იღებს ორ მნიშვნელობას, მისი ფიზიკური მატარებელი შეიძლება იყოს ორ მდგომარეობაში. მაგალითად, თუ ტრანზისტორი ატარებს დენს იგი არის 1, თუ არ ატარებს-0. ანუ ტრანზისტორი არის რომელიღაც გარკვეულ მდგომარეობაში და არ იღებს მნიშვნელობას 0-სა და 1-ს შორის. კუბიტსაც შეუძლია მიიღოს მნიშვნელობა 0 და 1, მაგრამ ბიტისაგან განსხვავებით, იგი ამ მდგომარეობით არ შემოიფარგლება. მას შეუძლია იმყოფებოდეს ამ ზღვრული მდგომარეობების სუპერპოზიციაში, ანუ მიიღოს მათ შორის უამრავი შუალედური მნიშვნელობა.
კუბიტის შექმნა შესაძლებელია ნებისმიერი კვანტური ობიექტიდან, რომელსაც აქვს ორი ბაზისური მდგომარეობა. მაგ, ელექტრონი ½ სპინით შეიძლება იყოს ორ მდგომარეობაში სპინი ზევით და სპინი ქვევით და მათ სუპერპოზიციაში. ნებისმიერი ნაწილაკი ასეთი თვისებებით, ატომი თუ იონი, შეიძლება გამოდგეს როგორც კუბიტი.
ტექნოლოგიების თვალსაზრისით, კვანტური გამოთვლების ჩატარების საქმეში ერთ-ერთი ლიდერი არის ნანო-მეტრის რიგის სილიკონის კრისტალებით შექმნილი კუბიტები, ე. წ. სილიკონის კვანტური წერტილები.
კვანტურ წერტილებს უწოდებენ ნახევარგამტარ ნანო-კრისტალებს (ნანო-მეტრის ზომის ნახევარგამტარული ნაწილაკები), რომელთა ოპტიკური და ელექტრონული თვისებები განსხვავდება უფრო დიდი ნაწილაკებისგან მათი კვანტური ბუნების გამო. ნანო-კრისტალებში ელექტრონები ჩაჭერილია სამივე სივრცით განზომილებაში. შედეგად, მათ აქვთ თვისებები ნახევარგამტარებსა და მოლეკულებს შორის. კვანტურ წერტილებს ზოგჯერ უწოდებენ ხელოვნურ ატომებს მათში არსებული დისკრეტული ელექტრონული მდგომარეობების გამო. მკვლევარებმა იმედოვნებენ, რომ მომავლის კომპიუტერებში გამოიყენებენ კვანტურ წერტილებს კუბიტებად.
სილიკონის კვანტური წერტილების მთავარი უპირატესობაა, რომ მათი დამზადება ადვილია არსებული ტექნოლოგიის გამოყენებით. მაგრამ პრობლემა არის ის, რომ რთული აღმოჩნდა ერთმანეთისგან დაშორებული კვანტური წერტილების დაკავშირება.
2022 წლის სექტემბერში ჟურნალმა Nature Communications გამოაქვეყნა იაპინელი მეცნიერების სტატია RIKEN-ის კვანტური გამოთვლების ცენტრიდან (RQC), სადაც ნათქვამია, რომ მათ მოიგონეს ტექნოლოგია თუ როგორ დააკავშირონ ერთმანეთთან ორი შორეული სილიკონის სპინ-კუბიტი.
ორი კუბიტის დასაკავშირებლად გუნდმა გამოიყენა მეთოდი, რომელიც ცნობილია როგორც კოჰერენტული სპინური ჩამრთველი, რომელიც საშუალებას აძლევს ერთ სპინ-კუბიტებს გადაადგილდეს კვანტური წერტილების მასივზე მათი კოჰერენტულობის დაურღვევლად, რაც ძალიან მნიშვნელოვანია კვანტური გამოთვლებისთვის. ეს მეთოდი გულისხმობს ელექტრონების გადაადგილებას კუბიტების მასივში ელექტრული ძაბვის გამოყენებით.
მიუხედავად იმისა, რომ ბოლო ექსპერიმენტებისას დაშორება ორ კუბიტს შორის შედარებით მცირე იყო, მეცნიერები დარწმუნებული არიან, რომ ეს შეიძლება გაუმჯობესდეს მომავალში. ”ჩვენ გვინდა გავზარდოთ დაშორება დაახლოებით მიკრო-მეტრამდე, ეს მეთოდს უფრო პრაქტიკულს გახდის მომავალი გამოყენებისთვის.” - ამბობს კვლევების ხელმძღვანელი Akito Noiri.
წყარო:
