Μηχανικοί του UNSW Sydney κατάφεραν να «νικήσουν» ένα σημαντικό εμπόδιο στην υλοποίηση των κβαντικών υπολογιστών, ανακαλύπτοντας μια νέα τεχνική που, όπως λένε, θα επιτρέπει τον έλεγχο εκατομμυρίων spin qubits (των βασικών μονάδων πληροφορίας σε έναν κβαντικό επεξεργαστή πυριτίου). Μέχρι τώρα οι μηχανικοί και επιστήμονες κβαντικών υπολογιστών δούλευαν με proof-of-concept μοντέλα κβαντικών επεξεργαστών επιδεικνύοντας έλεγχο μόλις λίγων qubits. Ωστόσο, σε πρόσφατη έρευνά τους, που δημοσιεύτηκε στο Science Advances, η ομάδα βρήκε κάτι που αποκαλεί «χαμένο κομμάτι παζλ» στην αρχιτεκτονική κβαντικού υπολογιστή, που εκτιμάται πως παρέχει τη δυνατότητα ελέγχου εκατομμυρίων qubits που απαιτούνται για ασυνήθιστα πολύπλοκους υπολογισμούς. Σχετικές δοκιμές/ πειράματα ήταν επιτυχείς, και το επόμενο βήμα
αναμένεται να είναι η απλοποίηση του σχεδιασμού «near-term» κβαντικών
επεξεργαστών πυριτίου.
Ο Τζάριντ Πλα, του School of Electrical Engineering and Telecommunications του UNSW, είπε ότι η ομάδα του ήθελε να λύσει το πρόβλημα που απασχολεί τον κβαντικό κλάδο εδώ και δεκαετίες: Πώς θα ελέγχονται όχι λίγα, μα εκατομμύρια qubits χωρίς να καταλαμβάνεται χώρος λόγω περισσότερων καλωδιώσεων, να χρησιμοποιείται περισσότερος ηλεκτρισμός και να αυξάνεται η θερμότητα. Η λύση περιελάμβανε πλήρη επανασχεδιασμό της δομής ενός τσιπ πυριτίου: Αντί να έχουν χιλιάδες καλώδια ελέγχου στο ίδιο τσιπ που επίσης πρέπει να περιέχει εκατομμύρια qubits, η ομάδα εξέτασε τη βιωσιμότητα της δημιουργίας ενός μεγάλου μαγνητικού πεδίου πάνω από το τσιπ που θα μπορούσε να ελέγχει όλα τα qubits ταυτόχρονα. Σε αυτό το πλαίσιο, έβαλαν ένα νέο εξάρτημα πάνω από το τσιπ: Ένα κρυστάλλινο πρίσμα που αποκαλείται διηλεκτρικό αντηχείο (dielectric resonator). Όταν τα μικροκύματα κατευθύνονται εκεί, εστιάζει το μήκος κύματος των μικροκυμάτων σε πολύ μικρότερο μέγεθος.
Η κατασκευή, η συντήρηση και η χρήση κβαντικών υπολογιστών δεν είναι εύκολη διότι τα qubits είναι ασταθή και δεν μπορείς να μετρήσεις με ακρίβεια την κατάσταση τους. Εδώ έρχονται να δώσουν λύση οι χρονοκρύσταλλοι (time crystals) που θεωρητικά ανακάλυψε η ομάδα των ερευνητών της Google. Πρόκειται για μια νέα κατάσταση της ύλης που παραβιάζει τον Πρώτο Νόμο του Νεύτωνα (διατήρηση της ορμής). Κάθε χρονοκρύσταλλος διαθέτει μοναδική ατομική δομή και η ιδιαιτερότητα του είναι πως μπορεί να αλλάζει αυτήν την δομή, αλλά και να μεταπηδά αέναα από τη μία στην άλλη χωρίς να υπάρχει ενεργειακό κόστος (είτε κατανάλωση, είτε απώλεια). Ένα σημαντικό επίτευγμα από τους ερευνητές της Google σε συνεργασία με διακεκριμένα πανεπιστήμια (όπως τα Princeton και Stanford), το οποίο ίσως της δώσει ένα ιδιαίτερο προβάδισμα στην ανάπτυξη των κβαντικών υπολογιστών. Σημειώνεται, ωστόσο, πως ούτε οι ίδιοι οι ερευνητές δεν μπορούν να είναι 100% σίγουροι για το τι ακριβώς σημαίνει η ανακάλυψη τους. Θα χρειαστεί να περάσουν πολλά χρόνια μέχρι να φτάσουμε σε πραγματική παραγωγή (και χρήση) κβαντικών υπολογιστών.
ΑΜΠΕ
ΣΧΕΤΙΚΑ:
Ο Τζάριντ Πλα, του School of Electrical Engineering and Telecommunications του UNSW, είπε ότι η ομάδα του ήθελε να λύσει το πρόβλημα που απασχολεί τον κβαντικό κλάδο εδώ και δεκαετίες: Πώς θα ελέγχονται όχι λίγα, μα εκατομμύρια qubits χωρίς να καταλαμβάνεται χώρος λόγω περισσότερων καλωδιώσεων, να χρησιμοποιείται περισσότερος ηλεκτρισμός και να αυξάνεται η θερμότητα. Η λύση περιελάμβανε πλήρη επανασχεδιασμό της δομής ενός τσιπ πυριτίου: Αντί να έχουν χιλιάδες καλώδια ελέγχου στο ίδιο τσιπ που επίσης πρέπει να περιέχει εκατομμύρια qubits, η ομάδα εξέτασε τη βιωσιμότητα της δημιουργίας ενός μεγάλου μαγνητικού πεδίου πάνω από το τσιπ που θα μπορούσε να ελέγχει όλα τα qubits ταυτόχρονα. Σε αυτό το πλαίσιο, έβαλαν ένα νέο εξάρτημα πάνω από το τσιπ: Ένα κρυστάλλινο πρίσμα που αποκαλείται διηλεκτρικό αντηχείο (dielectric resonator). Όταν τα μικροκύματα κατευθύνονται εκεί, εστιάζει το μήκος κύματος των μικροκυμάτων σε πολύ μικρότερο μέγεθος.
Η κατασκευή, η συντήρηση και η χρήση κβαντικών υπολογιστών δεν είναι εύκολη διότι τα qubits είναι ασταθή και δεν μπορείς να μετρήσεις με ακρίβεια την κατάσταση τους. Εδώ έρχονται να δώσουν λύση οι χρονοκρύσταλλοι (time crystals) που θεωρητικά ανακάλυψε η ομάδα των ερευνητών της Google. Πρόκειται για μια νέα κατάσταση της ύλης που παραβιάζει τον Πρώτο Νόμο του Νεύτωνα (διατήρηση της ορμής). Κάθε χρονοκρύσταλλος διαθέτει μοναδική ατομική δομή και η ιδιαιτερότητα του είναι πως μπορεί να αλλάζει αυτήν την δομή, αλλά και να μεταπηδά αέναα από τη μία στην άλλη χωρίς να υπάρχει ενεργειακό κόστος (είτε κατανάλωση, είτε απώλεια). Ένα σημαντικό επίτευγμα από τους ερευνητές της Google σε συνεργασία με διακεκριμένα πανεπιστήμια (όπως τα Princeton και Stanford), το οποίο ίσως της δώσει ένα ιδιαίτερο προβάδισμα στην ανάπτυξη των κβαντικών υπολογιστών. Σημειώνεται, ωστόσο, πως ούτε οι ίδιοι οι ερευνητές δεν μπορούν να είναι 100% σίγουροι για το τι ακριβώς σημαίνει η ανακάλυψη τους. Θα χρειαστεί να περάσουν πολλά χρόνια μέχρι να φτάσουμε σε πραγματική παραγωγή (και χρήση) κβαντικών υπολογιστών.
ΑΜΠΕ
ΣΧΕΤΙΚΑ:
No comments :
Post a Comment