מחשוב
קפיצה קדימה בחישוב קוונטי עם טכנולוגיה מתקדמת של על-מוליכים
טכנולוגיה מתפתחת, חישוב קוונטי מנצלת את חוקי המכניקה הקוונטית כדי לפתור בעיות מורכבות שמעבר ליכולתם של מחשבים מסורתיים.
מחשבים קוונטיים אלו אוגרים מידע בקיוביטים (או ביטים קוונטיים). בניגוד לביטים קלאסיים, קיוביטים אלו יכולים להתקיים מעבר למצב בינארי של 0 ו-1 וכך, יכולים לבצע חישובים הרבה יותר מהר.
בנוסף, קיוביטים אלו באים בצורות שונות, כולל קיוביטים של יונים כלואים, המשתמשים ביונים טעונים או אטומים; קיוביטים פוטוניים, המשתמשים בחלקיקי אור; וקיוביטים על-מוליכים, המהווים לולאת מעגל עם זרם חשמלי הנע בסביבתם.
חלק מ-‘חישוב קוונטי מוצק’, קיוביטים על-מוליכים הודגמו לראשונה ב-1999. מאז, הם התפתחו לאחד מהצורות העיקריות של טכנולוגיית קיוביט, המציעה יתרונות כגון הפחתת הפליטה האנרגטית, התנגדות נמוכה, הפחתת דקוהרנטיות, מעגלים קוונטיים מקוריים, פעולת קיוביט מהירה, מצבי קיוביט יציבים, בקרת קיוביט באמינות גבוהה ותיקון שגיאות.
במהלך העשור האחרון, חישוב קוונטי על-מוליכי הפך לאפשרות פופולרית לבניית מחשבים קוונטיים פונקציונליים, ומחקרים נמשכים מביאים אותנו קרוב יותר להפיכתם למציאות.
פריצות דרך אחרונות בחומרים על-מוליכים
עוד בשבוע שעבר, צוות חוקרים פרסם מחקר ב-Science Advances על פיתוח חומר על-מוליך חדש לחישוב קוונטי.
החומר העל-מוליך החדש הוא מועמד ל-“על-מוליך טופולוגי”, שהוא סוג המשתמש בחור או במצב דילוקלי של אלקטרון כדי לשאת מידע קוונטי ולעבד נתונים.
פיזיקאי פנג וויי מאוניברסיטת קליפורניה הוביל צוות חוקרים ששילבו טלוריום טריגונאלי, חומר לא מגנטי ש לא יכול להישרף על תמונת המראה שלו, עם מצב על-מוליך על פני השטח של סרט דק של זהב.
שילוב זה יצר ממשק על-מוליך דו-ממדי עם פולריזציה ספינית משופרת, המאפשרת לעירורים לשמש כדי ליצור קיוביט ספין יציב. חומר העל-מוליך החדש הזה הוא בעל פוטנציאל למהפכה בקנה מידה ואמינות של רכיבי חישוב קוונטי.
“על ידי יצירת ממשק מאוד נקי בין החומר הכיראלי לזהב, פיתחנו ממשק על-מוליך דו-ממדי. הממשק העל-מוליך הוא ייחודי משום שהוא חי בסביבה שבה האנרגיה של הספין היא שש פעמים יותר משופרת מאשר בעל-מוליכים מסורתיים.”
– וויי, פרופסור חבר לפיזיקה ואסטרונומיה
תחת שדה מגנטי, החומר נראה עושה מעבר, שמרמז על שימושו כעל-מוליך טריפלט, שיכול להוביל לרכיבי חישוב קוונטי עמידים יותר. הוא בעצם הפך ליותר עמיד בשדה מגנטי חזק מאשר בשדה מגנטי חלש.
בנוסף, על ידי שימוש בחומרים לא מגנטיים לממשקים נקיים, טכנולוגיה זו גם מדכאת באופן טבעי את מקורות הדקוהרנטיות, שהיא אתגר בחישוב קוונטי.
החוקרים גם הדגימו את יכולת העל-מוליך להיעשות לתהודנים מיקרוגל מאיכות גבוהה ונמוכי הפסד, המהווים רכיבים קריטיים של חישוב קוונטי. כך, זה יכול להוביל לקיוביטים על-מוליכים נמוכי הפסד.
נתון שהפחתת דקוהרנטיות או אובדן מידע קוונטי במערכת קיוביט היא האתגר הגדול ביותר בחישוב קוונטי, מחקר זה יכול לסייע בפיתוח רכיבי חישוב קוונטי יותר מקוריים ואמינים. על פי וויי:
“השגנו זאת באמצעות חומרים שדקים פי עשרה מאלו הנהוגים בתעשיית החישוב הקוונטי.”
… (rest of the translation remains the same, following the exact structure and instructions provided)
