Quantum Fields: The Real Building Blocks of the Universe - with David Tong
Forscher in Großbritannien und den USA haben am Freitag einen Bericht veröffentlicht, der Entdeckungen auflistet, die einen voll funktionsfähigen Quantencomputer der Realität einen Schritt näher bringen könnten.
Quantum Computing, das seit Jahrzehnten erforscht wird, hatte traditionell eine Das Problem, Daten in einem kohärenten Format zu halten, macht es schwierig, Programme oder Rechenaufgaben auszuführen. Die Forscher haben einen Weg gefunden, Elektronen länger zu speichern, wodurch Daten kohärenter verarbeitet und Programme effizienter ausgeführt werden können.
Quantencomputer könnten in der Entwicklung das Computing revolutionieren. In wenigen Sekunden können Quantencomputer Aufgaben ausführen, die heute für Supercomputer nicht machbar sind. Quantum Computing verwendet Materie - Atome und Moleküle -, um große Mengen von Aufgaben mit Höchstgeschwindigkeit zu verarbeiten, da Daten in mehr Zuständen als in den üblichen binären Zuständen 0 und 1 gespeichert und geteilt werden.
Quantencomputer basiert auf den Gesetzen der Quantenmechanik, die die Wechselwirkung und das Verhalten von Materie auf atomaren und subatomaren Protonen -, Neutronen - und Elektronenebenen untersucht. Durch die Lösung bekannter Probleme im Bereich des Quantencomputers sind Forscher in der Lage, einen voll funktionsfähigen Quantencomputer zu bauen.
Es gibt viele Quantencomputer-Designs, die Daten auf unterschiedliche Weise speichern, sagte Gavin Morley, einer der Autoren der Studie Forscher am Londoner Zentrum für Nanotechnologie, ein Joint Venture zwischen dem University College London und dem Imperial College London. Morley arbeitete mit Forschern verschiedener Institutionen zusammen, einschließlich der University of Utah in Salt Lake City. Die Forscher verwendeten magnetische Zustände der Elektronen, um Daten zu speichern.
Quantenbits müssen gedreht werden, um ein Programm auszuführen, aber manchmal verschlechtert sich die Qualität von Elektronen und sendet sie in unerwünschte Zustände - genannt Quantenrauschen -, die ein Problem darstellen könnten da Benutzer die Kontrolle über das laufende Programm verlieren könnten. Indem sie ein bestimmtes Magnetfeld anlegten, verwendeten die Forscher einen Strom, um den Zustand eines Elektrons zu bestimmen, ohne Störungen zu verursachen, was ihnen eine 5.000 Prozent längere Lebensdauer als jedes andere ähnliche Experiment bis jetzt gab, sagte Morley.
Die Forschung der Gruppe konzentrierte sich auf Phosphoratome in Silizium. Die besten Versuche haben bisher einen Strom über kleine elektrische Drähte an den Elektronen vorbei geflossen, aber das hat viel Quantenrauschen gebracht, was einen entscheidenden Vorteil des Materials beseitigt, sagte Morley.
Die Forscher hoffen, dass ihre Arbeit es ihnen erlauben wird Bauen Sie einen Quanten-Supercomputer auf, obwohl es einige Zeit dauern kann.
"Es ist unmöglich vorherzusagen, wann oder ob ein Quantencomputer gebaut wird. Ich hoffe, in den nächsten 15 bis 20 Jahren in einem Forschungslabor zu sein", sagte Morley.
Aber jenseits der harten Herausforderungen werden Quantencomputer Rechenprobleme lösen, die die heutigen Computer bedrohen, sagte Morley. "Zum Beispiel könnten wir das Verhalten von großen biologischen Molekülen und Drogen simulieren, um neue Medikamente zu finden", sagte er.
Das Papier erschien in der Physical Review Letters Publikation.
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