En god idé:Et skridt i retning af kvanteberegning

Et team ved University of Tsukuba studerede en ny proces til at skabe sammenhængende gitterbølger inde i siliciumkrystaller ved hjælp af ultrakorte laserpulser. Ved hjælp af teoretiske beregninger kombineret med eksperimentelle resultater, der blev opnået ved University of Pittsburgh, de var i stand til at vise, at der kunne opretholdes sammenhængende vibrationssignaler inde i prøverne. Denne forskning kan føre til kvantecomputere baseret på eksisterende silicium -enheder, der hurtigt kan udføre opgaver uden for rækkevidde for selv de hurtigste supercomputere, der nu er tilgængelige.

Fra hjemmepc'er til forretningsservere, computere er en central del af vores hverdag, og deres magt vokser med en forbløffende hastighed. Imidlertid, der er to store problemer truende i horisonten for klassiske computere. Den første er en grundlæggende grænse for, hvor mange transistorer vi kan pakke ind i en enkelt processor. Til sidst, en helt ny tilgang vil være nødvendig, hvis vi skal fortsætte med at øge deres behandlingskapacitet. Den anden er, at selv de mest kraftfulde computere kæmper med visse vigtige problemer, såsom de kryptografiske algoritmer, der holder dit kreditkortnummer sikkert på internettet, eller optimering af ruter til levering af pakker.

Løsningen på begge problemer kan være kvantecomputere, som udnytter de fysiske regler, der styrer meget små skalaer, som med atomer og elektroner. I kvanteordningen, elektroner virker mere som bølger end billardkugler, med holdninger, der er "udsmurt" frem for bestemte. Ud over, forskellige komponenter kan blive viklet ind, sådan at egenskaberne for hver enkelt ikke kan beskrives fuldstændigt uden henvisning til den anden. En effektiv kvantecomputer skal opretholde sammenhængen mellem disse sammenfiltrede tilstande længe nok til at udføre beregninger.

I den aktuelle forskning, et team på University of Tsukuba og Hrvoje Petek, RK Mellon Formand for fysik og astronomi ved University of Pittsburgh brugte meget korte laserpulser til at ophidse elektroner inde i en siliciumkrystal. "Brugen af ​​eksisterende silicium til kvanteberegning vil gøre overgangen til kvantecomputere meget lettere, "forklarer første forfatter Dr. Yohei Watanabe. De energiske elektroner skabte sammenhængende vibrationer i siliciumstrukturen, sådan, at elektronens og siliciumatomernes bevægelser blev viklet ind. Systemets tilstand blev derefter sonderet efter en variabel forsinkelsestid med en anden laserpuls.

Baseret på deres teoretiske model, forskerne var i stand til at forklare svingninger observeret i ladningen genereret som en funktion af forsinkelsestid. "Dette eksperiment afslører de underliggende kvantemekaniske effekter, der styrer de sammenhængende vibrationer, "siger seniorforfatter prof. Muneaki Hase, der udførte forsøgene. "På denne måde, projektet er et første skridt i retning af kvantecomputere til en overkommelig pris. "