Connect with us

Znanost

Fizika

Nepravilnosti na dijamantu mogle bi biti put do kvantnih računala

Tim znanstvenika sa Sveučilišta Santa Barbara u Kaliforniji uz najsofisticiranije tehnike informatičkog računanja radi na sastavljanju priručnika za proučavanje sitnih nepravilnosti u različitim materijalima.

Rezultati istraživanja objavljeni su u internetskom izdanju časopisa Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), a uskoro će biti objavljeni i u tiskanom izdanju. Otkrića bi mogla značiti novi pristup primjeni poluvodiča – materijala koji su osnova današnje informatičke tehnologije. Poseban je naglasak stavljen na mogućnost upotrebe alternativnih materijala za sastavljanje potencijalnog kvantnog računala. Inače, spomenuti tim sudjelovao je u pokretanju istraživanja kvantnih svojstava malih nepravilnosti u dijamantu.

“Naši će rezultati najvjerojatnije ostaviti dubok trag kako na eksperimentalnim, tako i na teoretičarskim istraživanjima, i to na različitim područjima znanosti i tehnologije. Naravno, to uključuje i fiziku poluvodiča, fiziku materijala, magnetizam te proizvodnju kvantnih uređaja”, navodi David D. Awschalom, profesor fizike na UCSB-u te jedan od dvojce vodećih znanstvenika na ovom projektu. “Ironično, iako je većina tehnologije (vezane uz poluvodiče) orijentirana na eliminaciju nepravilnosti koje ometaju rad današnjih uređaja, baš bi te nepravilnosti mogle biti od velike koristi za buduća kvantna računala.”

Prema članku objavljenom u PNAS-u, znanstvenici su razvili sustav kriterija za nalaženje karakterističnih nepravilnosti na atomskoj razini u različitim krutinama, koje bi mogle poslužiti kao osnova za konstrukciju kvantnih biteva (qubitevi) u potencijalnim kvantnim računalima. Za referentnu točku uzet je sustav čija su kvantna svojstva i sami pomogli razaznati. Radi se o NV-u: strukturnoj nepravilnosti dijamanta u kojem nalazimo atom dušika blizu vakancije u inače besprijekornoj karbonskoj strukturi dijamanta. Tijekom eksperimenata tim je dokazao kako ova nepravilnost može poslužiti kao izrazito brz i stabilan `qubit` pri sobnoj temperaturi.

Dolazi do međudjelovanja elektrona zarobljenih u centru nepravilnosti i mikrovalnog svjetla. Odlike takvog međudjelovanja mogu se predvidjeti. Zbog toga je moguće pohraniti i iščitavati informacije iz orijentacije pripadnih kvantno-mehaničkih spinova. Ipak, postoji značajan nedostatak upotrebi dijamanta: izrazito je skup i teško ga je uzgojiti i obraditi.

Postoje li nepravilnosti u drugim materijalima sa sličnim ili gotovo jednakim radnim svojstvima?
U navedenom su članku nabrojani posebni kriteriji za identifikaciju nepravilnosti s odgovarajućim svojstvima, u materijalima koji bi mogli poslužiti za sastavljanje kvantnog računala. “Eksperimentalna provjera svih potencijalnih kandidata mogla bi biti izrazito mukotrpna te potrajati desetljećima”, objašnjava Awschalom. Za rješavanje ovog problema, grupa s UCSB -a koristila je napredne metode obrade informacija ne bi li teoretski ispitali karakteristike potencijalnih nepravilnosti u mnogo različitih materijala. Na taj su način konstruirali svojevrsnu mapu, priručnik za buduće eksperimente.

Chris G. Van de Walle, profesor fizike materijala na UCSB-u, a ujedno i jedan od vodećih znanstvenika na ovom istraživanju, primjećuje: “Preusmjerili smo sve postojeće znanje o “beskorisnim” nepravilnostima i preusmjerili ga na produktivnu upotrebu “korisnih” nepravilnosti. Takve nepravilnosti posjeduju nužne karakteristike za jednak, ako ne i bolji, rad u odnosu na NV centre u dijamantu.” Spomenuto je znanje potkrijepljeno naprednim teoretskimi računalnim modelima za pouzdano predviđanje svojstava nepravilnosti. Mnoga od tih svojstava predložena su i proučena tokom ovog istraživanja.

Awschalom dodaje: “Predviđamo kako će ovaj rad stimulirati buduće suradnje teoretičara fizike i inženjera specijaliziranih za fiziku materijala. Ta će suradnja biti izuzetno produktivna upravo na području usko vezanom za ubrzan razvoj kvantnih računala na bazi poluvodiča.” Današnja se računala oslanjaju na binarnu logiku: svaki bit može biti ili “jedan” ili “nula”. Nasuprot tome, `qubit` u kvantnom računalu kontinuirana je varijabla između dva stanja te zato nudi beskrajno više mogućnosti manipulacije i kombinacije s drugim `qubitovima` u svrhu dobivanja željenog rezultata. “Već je dobro poznato kako bi u teoriji kvantna računala mogla svladati neke zadatke koji prelaze mogućnosti binarnih računala”, navodi Awschalom. “Glavni zadatak bio je identificirati stvarne fizikalne sustave koji mogu poslužiti kao `qubitovi` za buduća kvantna računala.”

Izvor: University of California – Santa Barbara

Tražili ste na googlu:

kvantna računala

Life is a sexually transmitted disease and there is a 100% mortality rate.

Ostavi komentar

Ostavi komentar

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa *

Više u Fizika

Popularno

Advertisement

Pratite nas na Fejsu

Na Vrh