Η Κβαντική Υπολογιστική Προχωρά με Προηγμένη Υπέρυθρη Τεχνολογία

Μία αναδυόμενη τεχνολογία, η κβαντική υπολογιστική χρησιμοποιεί τους νόμους των κβαντικών μηχανισμών για την επίλυση σύνθετων προβλημάτων που υπερβαίνουν τις δυνατότητες των παραδοσιακών υπολογιστών. 

Αυτοί οι κβαντικοί υπολογιστές αποθηκεύουν πληροφορίες σε qubits (ή κβαντικά bits). Σε αντίθεση με τα κλασικά bits, αυτά τα qubits μπορούν να υπάρξουν πέρα από μια δυαδική κατάσταση 0 και 1 και, ως εκ τούτου, μπορούν να εκτελούν υπολογισμούς πολύ πιο γρήγορα. 

Επιπλέον, αυτά τα qubits εμφανίζονται σε διαφορετικές μορφές, συμπεριλαμβανομένων των trapped-ion qubits, που χρησιμοποιούν φορτισμένα ιόντα ή άτομα· των φωτονικών qubits, που χρησιμοποιούν σωματίδια φωτός· και των υπέρυθρων qubits, που είναι ένα κυκλικό κύκλωμα με ηλεκτρικό ρεύμα που κυκλοφορεί γύρω τους.

Ως μέρος της ‘solid-state’ κβαντικής υπολογιστικής, τα υπέρυθρα qubits παρουσιάστηκαν για πρώτη φορά το 1999. Από τότε, έχουν εξελιχθεί σε μία από τις κύριες μορφές τεχνολογίας qubit, προσφέροντας οφέλη όπως μειωμένη απώλεια ενέργειας, χαμηλή αντίσταση, μειωμένη αποσυμπίεση, κλιμακώσιμα κβαντικά κυκλώματα, υψηλής ταχύτητας λειτουργία qubit, σταθερές καταστάσεις qubit, έλεγχο qubit υψηλής πιστότητας και διόρθωση σφαλμάτων.

Κατά την τελευταία δεκαετία, η υπέρυθρη κβαντική υπολογιστική έχει γίνει μια δημοφιλής επιλογή για την κατασκευή λειτουργικών κβαντικών υπολογιστών, και η συνεχιζόμενη έρευνα μας φέρνει πιο κοντά στην πραγματοποίηση τους.

Πρόσφατες Εξελίξεις στα Υλικά Υπέρυθρων

Μόλις αυτήν την εβδομάδα, μια ομάδα ερευνητών δημοσίευσε μια μελέτη στο Science Advances σχετικά με την ανάπτυξη ενός νέου υλικού υπέρυθρου για την κβαντική υπολογιστική.

Το νέο υλικό υπέρυθρου είναι υποψήφιο για «τοπολογικό υπέρυθρο», που είναι ένας τύπος που χρησιμοποιεί μια τρύπα ή την εκτεταμένη κατάσταση ενός ηλεκτρονίου για τη μεταφορά κβαντικών πληροφοριών και την επεξεργασία δεδομένων.

Ο φυσικός Peng Wei από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας ηγήθηκε μιας ομάδας ερευνητών που συνδύασε το τριγωνικό τελέριο, ένα μη μαγνητικό υλικό που δεν μπορεί να υπερτεθεί στην καθρεπτική του εικόνα, με έναν υπέρυθρο επιφανειακής κατάστασης που δημιουργείται στην επιφάνεια μιας λεπτότερης ταινίας χρυσού.

Αυτός ο συνδυασμός δημιούργησε έναν 2D υπέρυθρο διεπαφής με ενισχυμένη πόλωση σπιν, επιτρέποντας στις διεγέρσεις ενδεχομένως να χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία ενός σταθερού spin qubit. Αυτό το πρωτοποριακό υλικό υπέρυθρου έχει τη δυνατότητα να φέρει επανάσταση στην κλιμακωσιμότητα και την αξιοπιστία των εξαρτημάτων της κβαντικής υπολογιστικής.

“Δημιουργώντας μια πολύ καθαρή διεπαφή μεταξύ του χιρικού υλικού και του χρυσού, αναπτύξαμε έναν δισδιάστατο υπέρυθρο διεπαφής. Ο υπέρυθρος διεπαφής είναι μοναδικός καθώς λειτουργεί σε ένα περιβάλλον όπου η ενέργεια του σπιν είναι έξι φορές πιο ενισχυμένη από αυτήν σε συμβατικούς υπέρυθρους.”

– Wei, αναπληρωτής καθηγητής φυσικής και αστρονομίας

Υπό μαγνητικό πεδίο, το υλικό παρατηρήθηκε επίσης να υφίσταται μια μετάβαση, που υποδηλώνει τη χρήση του ως τριπλό υπέρυθρο, το οποίο θα μπορούσε να οδηγήσει σε πιο ανθεκτικά εξαρτήματα κβαντικής υπολογιστικής. Βασικά, έγινε πιο ανθεκτικό σε υψηλό μαγνητικό πεδίο σε σύγκριση με χαμηλό.

Επιπλέον, χρησιμοποιώντας μη μαγνητικά υλικά για πιο καθαρές διεπαφές, αυτή η νέα τεχνολογία επίσης καταστέλλει φυσικά τις πηγές αποσυμπίεσης, που αποτελεί πρόκληση στην κβαντική υπολογιστική.

Οι ερευνητές επίσης έδειξαν την ικανότητα του υπέρυθρου να μετατραπεί σε υψηλής ποιότητας χαμηλής απώλειας μικροκυμάτων αντηλιακούς, που είναι κρίσιμα εξαρτήματα της κβαντικής υπολογιστικής. Ως εκ τούτου, αυτό μπορεί να οδηγήσει σε υπέρυθρα qubits χαμηλής απώλειας.

Δεδομένου ότι η μείωση της αποσυμπίεσης ή της απώλειας κβαντικής πληροφορίας σε ένα σύστημα qubit είναι η μεγαλύτερη πρόκληση στην κβαντική υπολογιστική, αυτή η έρευνα μπορεί να βοηθήσει στην ανάπτυξη πιο κλιμακώσιμων και αξιόπιστων εξαρτημάτων κβαντικής υπολογιστικής. Σύμφωνα με τον Wei:

“Το πετύχαμε αυτό χρησιμοποιώντας υλικά που είναι μια τάξη μεγέθους πιο λεπτά από αυτά που συνήθως χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία κβαντικής υπολογιστικής.”

Αυτοί οι μικροκυμάτων αντηλιακοί έχουν παράγοντα ποιότητας που φθάνει το 1 εκατομμύριο.

Μία εβδομάδα πριν από αυτό, μια ομάδα υπό την ηγεσία του UCLA δημοσίευσε επίσης μια μελέτη που παρουσιάζει νέο υλικό με προοπτική για την κβαντική υπολογιστική. 

Το υλικό διατήρησε τις υπέρυθρες ιδιότητές του υπό πολύ υψηλότερα από τα συνηθισμένα μαγνητικά πεδία και παρουσίασε το φαινόμενο του υπέρυθρου διόδου. Αυτό το φαινόμενο, που επιτρέπει μεγαλύτερη ροή ρεύματος σε μία κατεύθυνση, συνήθως παρατηρείται σε χιρικά υπέρυθρα και είναι σπάνιο στα παραδοσιακά υπέρυθρα.

Για να προκαλέσουν τη χιρική συμπεριφορά σε ένα συμβατικό υπέρυθρο, οι ερευνητές δημιούργησαν ένα χιρικό μοριακό στρώμα και μια στρωματοποιημένη δομή με 2D υλικό ταντάλιο διθειούχο (TaS2).

Αυτή η μελέτη ανέδειξε τη δυνατότητα βελτίωσης της αποδοτικότητας και της σταθερότητας της κβαντικής υπολογιστικής και της καθιστά τις συμβατικές ηλεκτρονικές συσκευές πιο γρήγορες και πιο ενεργειακά αποδοτικές.

Καινοτομίες στον Έλεγχο Qubit και στην Κλιμακωσιμότητα

Με τις κβαντικές υπολογιστές να έχουν τη δυνατότητα να «αλλάξουν δραστικά τον κόσμο», υπάρχει ένας παγκόσμιος αγώνας για την κατασκευή ενός πρακτικού κβαντικού υπολογιστή.

Ωστόσο, μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις που εμποδίζουν την ανάπτυξη των κβαντικών υπολογιστών είναι η κλιμακωσιμότητα, που σημαίνει ότι οι επαρκώς μεγάλοι υπολογιστές μπορούν να αντιμετωπίσουν πραγματικά προβλήματα. Για να έχουμε έναν κβαντικό υπολογιστή που μπορεί να αντιμετωπίσει χρήσιμα προβλήματα, είτε χρειαζόμαστε περισσότερα qubits είτε έναν αξιόπιστο τρόπο μείωσης των σφαλμάτων που εισάγονται κατά τις υπολογιστικές διαδικασίες.

Έτσι, ερευνητές στην Ιαπωνία αντιμετώπισαν το πρόβλημα αυξάνοντας τον διαχειρίσιμο αριθμό qubits και μειώνοντας τον απαιτούμενο αριθμό qubits.

Πριν από μερικούς μήνες, οι ερευνητές παρουσίασαν επιτυχώς ένα υπέρυθρο κύκλωμα που μπορεί να ελέγξει πολλούς qubits σε χαμηλές θερμοκρασίες.

Σε αυτό το πείραμα, ένα υπέρυθρο κύκλωμα έδειξε ότι μπορεί να ελέγξει πολλαπλά qubits μέσω ενός μόνο καλωδίου χρησιμοποιώντας πολλαπλοποίηση μικροκυμάτων. Το κύκλωμα έχει τη δυνατότητα να βελτιώσει την πυκνότητα των σημάτων μικροκυμάτων ανά καλώδιο κατά περίπου 1.000 φορές. Αυτή η επίτευξη μπορεί να αυξήσει σημαντικά τον αριθμό των ελεγχόμενων qubits και να συμβάλει στην ανάπτυξη κβαντικών υπολογιστών μεγάλης κλίμακας.

Για να μειωθεί το υλικό που απαιτείται για τη διασύνδεση των qubits με την ηλεκτρονική σε θερμοκρασία δωματίου, αναπτύχθηκε μια καινοτόμος «κρυο-ηλεκτρονική». Η «κρυο-ηλεκτρονική» είναι ηλεκτρονική για τον έλεγχο και την ανάγνωση των qubits που λειτουργεί σε κρυογενικές θερμοκρασίες κοντά στα qubits.

Η κρυο-ηλεκτρονική έχει επίσης αποδειχθεί ότι λειτουργεί σε υψηλές συχνότητες ρολογιού σε τέσσερις βαθμούς πάνω από το απόλυτο μηδέν. Τώρα, η εστίαση είναι στη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας για την ελαχιστοποίηση της θερμότητας που παράγεται δίπλα στα qubits.

Άλλη μια εστίαση των Ιαπωνών ερευνητών είναι η εύρεση τρόπων διόρθωσης σφαλμάτων επεξεργασίας. Σε αυτό το πλαίσιο, ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Princeton ανέπτυξαν μια τεχνική κατασκευής για κβαντική υπολογιστική χωρίς σφάλματα.

Σε αυτή την έρευνα, οι επιστήμονες δημιούργησαν ένα υπέρυθρο στρώμα πάνω από έναν τοπολογικό μονωτήρα, το βαρύτιο διτελλουρίδιο (WTe2). Η τεχνική χρησιμοποίησε ένα «σπόρο» από αποθεμένο μέταλλο (πάλας) πάνω στην επιφάνεια του μονωτήρα για να σχηματίσει μια νέα κρυσταλλική δομή, Pd7WTe2, η οποία παρουσίασε μηδενική αντίσταση.

Η τεχνική διάχυσης ατόμων λειτουργεί επιτυχώς με μια ποικιλία υλικών, συμπεριλαμβαμένου του μολυβδενίου διτελλουριδίου (MoTe2).

Ενώ απαιτούνται περαιτέρω δοκιμές για να προσδιοριστεί αν πρόκειται για τοπολογικό υπέρυθρο, οι ερευνητές πιστεύουν ότι μπορούν να δημιουργηθούν νέα υπέρυθρα μέσω της γενικής τους μεθόδου.

Αντιμετώπιση της Αποσυμπίεσης και Βελτίωση της Απόδοσης

Μια άλλη επανάσταση στην κβαντική υπολογιστική εμφανίστηκε νωρίτερα φέτος όταν ερευνητές παρουσίασαν μια νέα προσέγγιση στα υπέρυθρα κυκλώματα. Αυτή η προσέγγιση έχει τη δυνατότητα να επεκτείνει σημαντικά το χρόνο λειτουργίας ενός κβαντικού υπολογιστή.

Όπως έχουμε σημειώσει, η συνεχής λειτουργία ενός τέτοιου υπολογιστή διακόπτεται λόγω του πόσο εύκολα η κβαντική κατάσταση ενός qubit μπορεί να αποσταθεροποιηθεί. Αυτό ονομάζεται αποσυμπίεση και οδηγεί σε σφάλματα στους υπολογισμούς. Αυτό συμβαίνει εξαιτίας των αλληλεπιδράσεων με άλλα qubits και το περιβάλλον τους.

Και επειδή τα υπέρυθρα qubits επιτρέπουν εναλλαγή μεταξύ διαφορετικών καταστάσεων στο ελάχιστο δυνατό χρόνο, αποτελούν το επίκεντρο της αυξανόμενης έρευνας. Αλλά ενώ μπορούν να βελτιώσουν τον χρόνο εναλλαγής, είναι επίσης πιο ευάλωτα στην αποσυμπίεση σε χρόνο μερικών χιλιοστών του δευτερολέπτου.

Έτσι, μια διεθνής ομάδα ερευνητών πρότεινε ένα σχέδιο συνδέσμου Josephson, που ονομάζεται «flowermon». Αυτό το σχέδιο χρησιμοποιεί δύο φύλλα κουπράτης πάχους ενός ατόμου, ένα υπέρυθρο υλικό βασισμένο στον χαλκό.

“Το flowermon εκσυγχρονίζει την παλιά ιδέα χρήσης μη συμβατικών υπέρυθρων για προστατευμένα κβαντικά κυκλώματα και το συνδυάζει με νέες τεχνικές κατασκευής και μια νέα κατανόηση της συνοχής των υπέρυθρων κυκλωμάτων.”

– Uri Vool, φυσικός στο Ινστιτούτο Max Planck για τη Χημική Φυσική των Στερεών στην Γερμανία

Σύμφωνα με τους υπολογισμούς της ομάδας, το σχέδιό τους μπορεί να μειώσει τον θόρυβο και, με τη σειρά του, να αυξήσει τον χρόνο συνοχής των qubits κατά τάξεις μεγέθους. Ωστόσο, ήταν καθαρά θεωρητικό, και η ομάδα σχεδιάζει να χρησιμοποιήσει τα αποτελέσματά του για την βελτιστοποίηση των υπέρυθρων qubits στο μέλλον.

Για να αντιμετωπιστεί η απόδοση των κβαντικών υπολογιστών, πέρυσι, μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο του Minnesota Twin Cities ανέπτυξε επίσης μια ρυθμιζόμενη υπέρυθρη δίοδο, η οποία μπορεί όχι μόνο να βοηθήσει στην κλιμάκωση των κβαντικών υπολογιστών αλλά και να βελτιώσει τα συστήματα τεχνητής νοημοσύνης.

Μία δίοδος είναι μια συσκευή που επιτρέπει τη ροή του ρεύματος σε μία κατεύθυνση. Ενώ συνήθως κατασκευάζεται με ημιαγωγούς, οι ερευνητές εξερευνούν την κατασκευή διόδων με υπέρυθρα, που επιτρέπουν τη μεταφορά ενέργειας χωρίς απώλεια ισχύος.

Ο κύριος ερευνητής Vlad Pribiag, αναπληρωτής καθηγητής στη Σχολή Φυσικής και Αστρονομίας του Πανεπιστημίου του Minnesota, σημείωσε:

“Θέλουμε να κάνουμε τους υπολογιστές πιο ισχυρούς, αλλά υπάρχουν ορισμένα σκληρά όρια που θα φτάσουμε σύντομα με τα τρέχοντα υλικά και τις μεθόδους κατασκευής μας.”

Η μεγαλύτερη πρόκληση για την ενίσχυση της υπολογιστικής ισχύος είναι η διάχυση ενέργειας, γι’ αυτό η ομάδα επέλεξε να χρησιμοποιήσει υπέρυθρες τεχνολογίες.

Η συσκευή υπέρυθρης διόδου κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας τρία συνδέσμους Josephson. Ενώ κατασκευάστηκε τοποθετώντας κομμάτια μη-υπέρυθρου υλικού στο κέντρο των υπέρυθρων, οι ερευνητές εδώ συνέδεσαν τα υπέρυθρα με στρώματα ημιαγωγών.

Αυτό το μοναδικό σχέδιο επέτρεψε στους ερευνητές να ελέγχουν τη συμπεριφορά της συσκευής χρησιμοποιώντας τάση. Μπορεί επίσης να επεξεργάζεται πολλαπλά ηλεκτρικά σήματα ταυτόχρονα, σε αντίθεση με τις συνηθισμένες διόδους, που μπορούν να χειριστούν μόνο μία είσοδο και έξοδο η κάθε μία. Αυτά τα χαρακτηριστικά μπορούν να οδηγήσουν στη χρήση της υπέρυθρης διόδου σε υπολογισμούς νευρομορφικούς, εμπνευσμένους από τον εγκέφαλο.

Στους νευρομορφικούς υπολογισμούς, τα ηλεκτρικά κυκλώματα σχεδιάζονται ώστε να μιμούνται τη λειτουργία των νευρώνων στον ανθρώπινο εγκέφαλο για να βελτιώσουν την απόδοση.

Σύμφωνα με τον Mohit Gupta, πρώτο συγγραφέα του άρθρου, αυτή η νέα υπέρυθρη δίοδος είναι πιο ενεργειακά αποδοτική από άλλες υπέρυθρες διόδους. Πιο συγκεκριμένα, για πρώτη φορά, διαθέτει μια σειρά πυλών για τον έλεγχο της ροής ενέργειας. Αυτή η δυνατότητα δεν είχε ενσωματωθεί σε υπέρυθρη δίοδο πριν, αλλά αυτή η μελέτη έχει «δείξει ότι μπορείτε να προσθέσετε πύλες και να εφαρμόσετε ηλεκτρικά πεδία για να ρυθμίσετε αυτό το φαινόμενο».

Επιπλέον, το υλικό που χρησιμοποιήθηκε σε αυτή την έρευνα ήταν πιο φιλικό στη βιομηχανία και μπορούσε να προσφέρει νέες λειτουργίες.

Η τεχνική που χρησιμοποιήθηκε σε αυτή τη μελέτη μπορεί να αξιοποιηθεί περαιτέρω με οποιοδήποτε υπέρυθρο, καθιστώντας την εξαιρετικά ευέλικτη και συμβατή με βιομηχανικές εφαρμογές. Αυτά τα χαρακτηριστικά μπορούν να βοηθήσουν στην κλιμάκωση της ανάπτυξης κβαντικών υπολογιστών για ευρύτερη χρήση.

“Αυτή τη στιγμή, όλα τα κβαντικά μηχανήματα που υπάρχουν είναι πολύ βασικά σε σχέση με τις ανάγκες των πραγματικών εφαρμογών. Η κλιμάκωση είναι απαραίτητη για να έχουμε έναν υπολογιστή αρκετά ισχυρό ώστε να αντιμετωπίζει χρήσιμα, σύνθετα προβλήματα.”

– Pribiag

Αυτό έχει ιδιαίτερη σημασία σήμερα καθώς η χρήση της AI αυξάνεται σημαντικά. Αυτό οδήγησε στην έρευνα αλγορίθμων για υπολογιστές ή μηχανές AI που μπορούν να ξεπεράσουν την απόδοση των κλασικών υπολογιστών. Αυτή η μελέτη, όπως σημείωσε ο Pribiag, αναπτύσσει το υλικό για να επιτρέψει στους κβαντικούς υπολογιστές να υλοποιήσουν αυτούς τους αλγορίθμους.

Η έρευνα χρηματοδοτήθηκε κυρίως από το Υπουργείο Ενέργειας των Ηνωμένων Πολιτειών με μερική υποστήριξη από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών και τη Microsoft Research.

Σμίκρυνση Qubits με 2D Υλικά χωρίς Επίδραση στην Απόδοση

Η συνεχιζόμενη έρευνα και ανάπτυξη οδήγησαν τους επιστήμονες να κατασκευάσουν υπέρυθρα qubits που είναι πολύ μικρότερα από τα συνηθισμένα qubits. Αυτά τα υπέρυθρα qubits κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας 2D υλικά.

Για να ξεπεράσουν την ταχύτητα και τη χωρητικότητα των κλασικών υπολογιστών, τα qubits των κβαντικών υπολογιστών πρέπει να είναι στην ίδια κυματομορφή. Για να το επιτύχουν, οι ερευνητές συνήθως πρέπει να θυσιάσουν το μέγεθος αυτών των qubits, τα οποία ακόμη και σήμερα μετρώνται σε χιλιοστά, σε αντίθεση με τα κλασικά τους αντίστοιχα, των οποίων τα τρανζίστορ έχουν μειωθεί σε νανόμετρα.

Για να μειωθεί το μέγεθος των qubits ώστε να μην έχουν μεγάλο φυσικό αποτύπωμα, διατηρώντας παράλληλα την απόδοσή τους, ο James Hone, καθηγητής μηχανικής μηχανικής στο Columbia University, παρουσίασε έναν πραγματικά μικρό υπέρυθρο πυκνωτή qubit.

Προηγουμένως, οι μηχανικοί χρησιμοποιούσαν επίπεδους πυκνωτές για την κατασκευή των chip qubit. Εδώ, οι φορτισμένες πλάκες τοποθετούνται πλάι-πλάι, και ενώ μπορούν να στοιβάζονται για εξοικονόμηση χώρου, αυτό θα επηρέαζε την αποθήκευση των πληροφοριών του qubit.

Έτσι, οι διδακτορικοί φοιτητές του Hone, Anjaly Rajendra και Abhinandan Antony, τοποθέτησαν ένα μονωτικό στρώμα βόριο νιτρικού μεταξύ δύο φορτισμένων πλακών υπέρυθρου νιόβιο διασελενίου. Μόνο ένα άτομο πάχος, αυτά τα στρώματα συγκρατούνται από δυνάμεις Van der Waals, μια αδύναμη αλληλεπίδραση μεταξύ ηλεκτροστατικών δυνάμεων.

Οι πυκνωτές συνδυάστηκαν στη συνέχεια με κυκλώματα αλουμινίου για τη δημιουργία ενός chip. Αυτό το chip είχε δύο qubits και είχε πάχος μόλις 35 νανόμετρα, 1.000 φορές μικρότερο από αυτά που παράγονται με συμβατικές προσεγγίσεις.

Όταν ψύχθηκαν, τα qubits απέκτησαν το ίδιο μήκος κύματος. Παρατηρήθηκε επίσης ότι έγιναν διεμπλοκόμενα και λειτουργούν ως μια ενιαία μονάδα. Αυτή η κβαντική συνοχή, αν και πολύ σύντομη (λίγο πάνω από ένα μικροδευτερόλεπτο), σημαίνει ότι η κβαντική κατάσταση του qubit μπορεί να χειριστεί και να διαβαστεί μέσω ηλεκτρικών παλμών. Σύμφωνα με τον Hone:

“Τώρα γνωρίζουμε ότι τα 2D υλικά μπορεί να κρατούν το κλειδί για την πραγματοποίηση των κβαντικών υπολογιστών. Είναι ακόμη πολύ πρώιμα, αλλά ευρήματα όπως αυτά θα ενθαρρύνουν ερευνητές παγκοσμίως να εξετάσουν νέες εφαρμογές των 2D υλικών. Ελπίζουμε να δούμε πολύ περισσότερη δουλειά σε αυτή την κατεύθυνση στο μέλλον.”

Χάρη στη μοναδική τους δομή, τα δισδιάστατα (2D) κβαντικά υλικά έχουν σηματοδοτήσει μια σημαντική πρόοδο στην επιστήμη των υλικών. Σε αντίθεση με τα 3D υλικά, τα 2D κβαντικά υλικά είναι μόνο ένα ή λίγα άτομα παχύ, και τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν και στις τρεις κατευθύνσεις.

Μερικά δημοφιλή 2D υλικά περιλαμβάνουν το Silicene, το Graphene, το Germanene, το Stanene, το Phosphorene, τα Δυαδικά Μετάλλων Δυαδικά Χλωριούχα (TMDCs) και το Εξαγωνικό Βόριο Νιτρικό (h-BN).

Ενώ αυτά τα υλικά προσφέρουν ποικίλες ιδιότητες και δυνατότητα για μετασχηματιστικές τεχνολογικές εφαρμογές, αντιμετωπίζουν προκλήσεις όσον αφορά τη σύνθεση, την ενσωμάτωση και την κλιμακωσιμότητα, που πρέπει να ξεπεραστούν πριν πραγματοποιηθεί το πλήρες δυναμικό τους.

Κύριες Εταιρείες που Ηγούνται της Επανάστασης της Κβαντικής Υπολογιστικής

Τώρα, ας ρίξουμε μια ματιά σε ορισμένες σημαντικές εταιρείες που συμμετέχουν στα υπέρυθρα και την κβαντική υπολογιστική:

#1. Alphabet (Google)

Η Alphabet επενδύει σημαντικά στην έρευνα κβαντικής υπολογιστικής μέσω της θυγατρικής της Google Quantum AI. Η division δημιούργησε έναν υπέρυθρο κβαντικό επεξεργαστή που ονομάζεται Sycamore, ο οποίος, το 2019, μπόρεσε να ολοκληρώσει έναν υπολογισμό σε 200 δευτερόλεπτα, κάτι που διαφορετικά θα έπαιρνε 10.000 χρόνια ακόμη και για έναν ισχυρό υπερυπολογιστή. Από τότε, ο κβαντικός επεξεργαστής Sycamore έχει αυξηθεί σημαντικά και τώρα διαθέτει 70 qubits, καθιστώντας τον 241 εκατομμύρια φορές πιο ισχυρό από το προηγούμενο μοντέλο.

Ο τεχνολογικός γίγαντας έχει κεφαλαιοποίηση αγοράς 2,06 τρισεκατομμυρίων δολαρίων, και οι μετοχές του (GOOGL:NASDAQ) διαπραγματεύονται στα 165,68 $, με άνοδο 18,56% από την αρχή του έτους. Για το 2ο τρίμηνο του 2024, η Alphabet ανέφερε αύξηση 28,6% στο καθαρό της εισόδημα σε 23,6 δισεκατομμύρια δολάρια, ενώ τα συνολικά έσοδα αυξήθηκαν 14% στα 84,74 δισεκατομμύρια δολάρια. Η μητρική εταιρεία της Google ανακοίνωσε επίσης μερίδιο μετρητών 0,20 $ ανά μετοχή.

#2. NVIDIA Corporation

Η NVIDIA εξερευνά την κβαντική υπολογιστική και τα υπέρυθρα μέσω συνεργασιών και συνεργασιών. Τον Μάρτιο αυτού του έτους, η εταιρεία ανακοίνωσε την επιτάχυνση των προσπαθειών της στην κβαντική υπολογιστική σε εθνικές τοποθεσίες υπερυπολογιστών στη Γερμανία, την Ιαπωνία και την Πολωνία με την ανοιχτού κώδικα πλατφόρμα NVIDIA CUDA-Q™.

Το αγαπημένο AI της αγοράς, οι μετοχές της NVIDIA έχουν περάσει εξαιρετικά φέτος, όπως αποδεικνύεται από την άνοδο 161,24% το 2024 μέχρι τώρα. Αυτή η άνοδος έχει τις μετοχές NVDA να διαπραγματεύονται στα 129,45 $, θέτοντας την κεφαλαιοποίηση της εταιρείας στα 3,188 τρισεκατομμύρια δολάρια. Ο κατασκευαστής τσιπ ανακοίνωσε ένα ρεκόρ για το 1ο τρίμηνο του 2024, με έσοδα 22,1 δισεκατομμύρια δολάρια.

Συμπέρασμα

Έτσι, ερευνητές, οργανισμοί και εταιρείες σε όλο τον κόσμο εργάζονται για την προώθηση της κβαντικής υπολογιστικής, η οποία διαπρέπει στην επίλυση σύνθετων προβλημάτων. Η εστίαση στην υπέρυθρη τεχνολογία, ειδικά, συμβάλλει σε σημαντική πρόοδο και μας φέρνει πιο κοντά στην υλοποίηση του πλήρους δυναμικού αυτής της μετασχηματιστικής τεχνολογίας.

Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε την τρέχουσα κατάσταση της κβαντικής υπολογιστικής.