محققان به یافتن بلوک سازنده کامل برای کامپیوترهای کوانتومی نزدیک شده اند

بیش از چهار سال از زمانی که IBM اولین کامپیوتر کوانتومی خود را با استفاده از 50 کیوبیت یا بیت کوانتومی معرفی کرد، می گذرد. ما هنوز به داشتن یک کامپیوتر کوانتومی که بتوان در عمل از آن استفاده کرد نزدیک نشده ایم. در واقع، رایانه‌های کوانتومی ما برای استفاده در مقیاس بزرگ مناسب نیستند و نمی‌توانند وظایفی را که سایر اشکال فناوری می‌توانند بدون زحمت انجام دهند، انجام دهند. دانشمندان بر این باورند که این نقص در ساختار این کامپیوترهای کوانتومی است. بنابراین، آنها برای ساختن بلوک های ساختمانی ایده آل برای قابل استفاده تر کردن این رایانه ها تلاش می کنند.

یک کامپیوتر معمولی از بیت ها به عنوان بلوک های سازنده استفاده می کند. این بیت ها داده ها را در هر زمان به شکل 1 یا 0 ذخیره می کنند. یک کامپیوتر کوانتومی از بلوک های ساختمانی به نام کیوبیت برای عملکرد استفاده می کند. عملکرد این کیوبیت ها بسیار شبیه گربه در آزمایش فکری گربه سانان شرودینگر است. درست مانند یک گربه مرده و زنده در یک لحظه در زمان، یک کیوبیت می تواند به طور همزمان در حالت 0 و 1 وجود داشته باشد. این چیزی است که یک کامپیوتر کوانتومی را نسبت به کامپیوترهای معمولی برتری می دهد.

به گفته محققان این مطالعه، کیوبیت ها را می توان به روش های مختلفی برای برآورده ساختن نیازها ساخت. با این حال، دانشمندان معتقدند یک راه ایده آل برای انجام آن وجود دارد. تکنیک فعلی از یک الکترون استفاده می کند. این در یک گاز نئون منجمد به دام افتاده و با استفاده از یک مدار کوانتومی ابررسانا کنترل می شود. ممکن است کیوبیت نزدیک‌ترین کیوبیت به شکل ایده‌آل خود باشد، اما باید منتظر بمانیم تا کیوبیت ایده‌آل به واقعیت تبدیل شود.

سطح نئونی فوق‌العاده خالص جدیدترین کیوبیت به الکترون اجازه می‌دهد تا به اندازه کافی پایدار بماند تا بتوان آن را دستکاری کرد. همچنین تغییر سریع کیوبیت از یک حالت به حالت دیگر را تسهیل می کند. به عنوان یک کیوبیت موفق واجد شرایط است زیرا همچنین قادر به درهم تنیدگی (قابلیت اتصال به کیوبیت های دیگر) است.

تشدید کننده مایکروویو مبتنی بر ابررسانا که در زیر کیوبیت قرار گرفته است، می تواند وضعیت را بخواند و عملکرد کیوبیت را اندازه گیری کند.

Xianjing Zhou از آزمایشگاه ملی Argonne گفت: “با این پلت فرم، ما برای اولین بار به جفت قوی بین یک الکترون در یک محیط نزدیک به خلاء و یک فوتون مایکروویو در حفره دست یافته ایم.” این به دانشمندان اجازه می دهد تا از فوتون های مایکروویو استفاده کنند. برای دستکاری هر کیوبیت

با این حال، آزمایش در یک یخچال رقیق در دمای بسیار کنترل شده انجام شد. بنابراین، کیوبیت ها هنوز برای استفاده در لپ تاپ ها آماده نیستند.

شرکت‌های چند ملیتی مانند گوگل و آی‌بی‌ام در تلاش هستند تا مدل‌های کیوبیت خود را ارائه دهند. اما محققان پشت این کیوبیت جدید بر این باورند که مدل آنها امیدوارکننده ترین مدل تاکنون است زیرا تولید آن با هزینه کم آسان است.

مطالعه اخیر در مجله Nature منتشر شده است.