Key Takeaway
- Peranti mekanikal ringkas mengilhamkan kemajuan terkini dalam pengkomputeran kuantum.
- Penyelidik Stanford mencipta teknik pengkomputeran menggunakan peranti akustik yang memanfaatkan gerakan.
- Pengkomputeran kuantum telah mencapai kemajuan yang ketara dalam beberapa tahun kebelakangan ini, terutamanya dengan demonstrasi yang dipanggil ketuanan kuantum.
Agnetta Cleland
Komputer kuantum praktikal mungkin selangkah lebih dekat kepada realiti berkat penyelidikan baharu yang diilhamkan oleh peranti mekanikal ringkas.
Penyelidik Universiti Stanford mendakwa telah membangunkan peranti percubaan kritikal untuk teknologi berasaskan fizik kuantum masa hadapan. Teknik ini melibatkan instrumen akustik yang memanfaatkan gerakan, seperti pengayun yang mengukur pergerakan dalam telefon. Ia adalah sebahagian daripada usaha yang semakin meningkat untuk memanfaatkan kuasa aneh mekanik kuantum untuk pengkomputeran.
"Walaupun banyak syarikat sedang bereksperimen dengan pengkomputeran kuantum hari ini, aplikasi praktikal di luar projek 'bukti konsep' mungkin 2-3 tahun lagi," Yuval Boger, ketua pegawai pemasaran syarikat pengkomputeran kuantum Classiq memberitahu Lifewire dalam temu bual e-mel. "Selama tahun-tahun ini, komputer yang lebih besar dan lebih berkebolehan akan diperkenalkan, dan platform perisian yang membolehkan memanfaatkan mesin akan datang ini akan diterima pakai."
Peranan Sistem Mekanikal dalam Pengkomputeran Kuantum
Para penyelidik di Stanford cuba menurunkan faedah sistem mekanikal kepada skala kuantum. Menurut kajian terbaru mereka yang diterbitkan dalam jurnal Nature, mereka mencapai matlamat ini dengan menyertai pengayun kecil dengan litar yang boleh menyimpan dan memproses tenaga dalam qubit, atau kuantum 'bit' maklumat. Qubit menjana kesan mekanikal kuantum yang boleh menggerakkan komputer canggih.
Cara realiti berfungsi pada tahap mekanikal kuantum sangat berbeza daripada pengalaman makroskopik dunia kami.
"Dengan peranti ini, kami telah menunjukkan langkah seterusnya yang penting dalam cuba membina komputer kuantum dan peranti kuantum lain yang berguna berdasarkan sistem mekanikal," kata Amir Safavi-Naeini, pengarang kanan kertas itu, dalam baru dilancarkan. "Kami pada dasarnya sedang mencari untuk membina sistem 'mekanikal kuantum mekanikal'."
Membuat peranti mekanikal yang kecil memerlukan banyak kerja. Pasukan itu terpaksa membuat komponen perkakasan pada resolusi skala nanometer dan meletakkannya pada dua cip komputer silikon. Para penyelidik kemudiannya membuat sejenis sandwic yang melekatkan kedua-dua cip bersama-sama, jadi unsur-unsur di bahagian bawah cip berhadapan dengan bahagian atas.
Cip bawah mempunyai litar superkonduktor aluminium yang membentuk qubit peranti. Menghantar denyutan gelombang mikro ke dalam litar ini menghasilkan foton (zarah cahaya), yang mengekod qubit maklumat dalam mesin.
Tidak seperti peranti elektrik konvensional, yang menyimpan bit sebagai voltan mewakili sama ada 0 atau 1, qubit dalam peranti mekanikal kuantum juga boleh mewakili gabungan 0 dan 1 secara serentak. Fenomena yang dikenali sebagai superposisi membenarkan sistem kuantum keluar dalam berbilang keadaan kuantum sekaligus sehingga sistem diukur.
"Cara realiti berfungsi pada tahap mekanikal kuantum sangat berbeza daripada pengalaman makroskopik dunia kita," kata Safavi-Naeini.
Agnetta Cleland
Kemajuan dalam Pengkomputeran Kuantum
Teknologi kuantum sedang berkembang pesat, namun terdapat halangan yang perlu diselesaikan sebelum ia bersedia untuk aplikasi praktikal, Itamar Sivan, Ketua Pegawai Eksekutif Mesin Kuantum, memberitahu Lifewire dalam temu bual e-mel.
"Pengkomputeran kuantum mungkin merupakan moonshot yang paling mencabar yang kita sebagai masyarakat sibuk dengan sekarang," kata Sivan. "Untuk menjadi praktikal, ia memerlukan kemajuan dan kejayaan yang ketara dalam berbilang lapisan timbunan pengkomputeran kuantum."
Pada masa ini, komputer kuantum dihantui oleh bunyi bising yang bermakna, lama kelamaan, qubit menjadi sangat bising sehingga kita tidak mempunyai cara untuk memahami data yang ada padanya, dan ia menjadi tidak berguna, Zak Romaszko, seorang jurutera dengan kata syarikat Universal Quantum dalam e-mel.
"Dalam amalan, ini bermakna algoritma untuk komputer kuantum dihadkan kepada hanya sedikit masa atau bilangan operasi sebelum kegagalan," kata Romaszko. "Tidak jelas sama ada rejim bising ini boleh menghasilkan hasil yang praktikal, walaupun beberapa penyelidik percaya mensimulasikan bahan kimia asas mudah dicapai."
Pengkomputeran kuantum telah mencapai kemajuan yang ketara dalam beberapa tahun kebelakangan ini, terutamanya dengan demonstrasi yang dipanggil 'kekuasaan kuantum' di mana komputer kuantum melakukan operasi yang didakwa oleh pengarang akan mengambil mesin biasa kira-kira 10, 000 tahun untuk disiapkan. "Terdapat beberapa perdebatan mengenai sama ada komputer biasa akan mengambil masa yang lama, tetapi ia masih merupakan demonstrasi yang luar biasa," kata Romaszko.
Setelah halangan teknikal diselesaikan, Sivan meramalkan bahawa dalam masa beberapa tahun, pengkomputeran kuantum akan mula memberi kesan yang ketara terhadap segala-galanya daripada kriptografi hingga penemuan vaksin."Bayangkan betapa berbezanya pandemik Covid-19 jika komputer kuantum dapat membantu menemui vaksin dalam masa yang singkat," katanya.
