Фізики щойно винайшли важливий компонент, необхідний для квантових комп'ютерів
У 2016 році Нобелівська премія з фізики звернулася до трьох британським вченим за роботою над сверхпроводниками і сверхтекучей рідиною, яка включала пояснення досить непарної фази речовини.
Тепер, в перший раз, їх відкриття має практичне застосування - скорочення електричного компонента до розміру, який допоможе квантових комп'ютерів досягти масштабу, який тільки міг би зробити їх корисними.
У співпраці зі Стенфордським університетом в США команда вчених з університету Сіднея і Microsoft використовували недавно знайдену фазу матерії - топологічний ізолятор - в скороченні електричного компонента, званого циркулятором, в 1000 разів меншій.
Це супер хороша новина, коли мова йде про стиснення більшої кількості кубітів в досить маленькому просторі.
Якщо ви пропустили суєту в минулому році, тріо фізиків отримало Нобелівську премію за виявлення того, що при певних умовах деякі матеріали можуть легко проводити електрони вздовж їх поверхні, але залишатися ізолятором всередині.
Найголовніше, вони виявили випадки, коли речовина переходило між станами, не порушуючи щось, зване симетрією, як це відбувається, коли атоми води перебудовуються в лід або пар.
У міру того, як ми зменшуємо електричні компоненти аж до практично атомних масштабів, все більшого значення набуває спосіб переміщення електронів в різних вимірах.
Введіть кубіт - шматочок електроніки, який використовує ймовірності невимірного розряду матерії для виконання обчислень, які класичні комп'ютери не можуть сподіватися відповідати.
Ми можемо робити кубіти різними способами, і вони дуже добре поєднують їх разом у все більших кількостях.
Але скорочення кубітів до розмірів, досить маленьких, щоб ми могли засунути сотні тисяч в простір з досить маленьким простором, - виклик.
«Навіть якщо б у нас було мільйони кубітів сьогодні, неясно, що у нас є класична технологія для їх контролю», - говорить Девід Рейлі, фізик з університету Сіднея і директор Microsoft Station Q.
«Реалізація розширеного квантового комп'ютера зажадає винаходу нових пристроїв і методів в квантово-класичному інтерфейсі».
Одне з таких пристроїв називається циркулятором, який схожий на кільцеву розв'язку для електричних сигналів, забезпечуючи інформацію тільки в одному напрямку.
До сих пір найменші версії цього обладнання можна було тримати на долоні.
Тепер ця зміна зміниться, оскільки вчені показали, що намагнічена пластина, виконана з певного топологічного ізолятора, може виконати цю роботу і бути зроблена в 1000 разів менше, ніж існуючі компоненти.
«Такі компактні циркулятори можуть бути реалізовані на різних квантових апаратних платформах, незалежно від конкретної використовуваної квантової системи», - говорить провідний автор дослідження Аліса Махоні.
Багато в чому ми все ще перебуваємо на фазі попередньої вакуумної трубки і магнітної стрічки квантових комп'ютерів - вони більш перспективні, ніж практичні.
Але якщо ми продовжимо бачити такі досягнення, ми не будемо довго чекати, поки ви розповісте про проблеми з квантовими комп'ютерами, які залишають наші кращі суперкомп'ютери задихатися.
Це дослідження було опубліковано в Nature Communications.
Література: ScienceAlert
