Australische wetenschappers hebben 's werelds eerste kwantumcomputercircuit gemaakt - een circuit dat alle basiscomponenten van een klassieke computerchip bevat, maar dan op kwantumschaal. De historische ontdekking, die gisteren in het tijdschrift Nature werd gepubliceerd, was negen jaar in de maak.
"Dit is een opwindende ontdekking in mijn carrière", vertelde senior auteur en kwantumfysicus Michelle Simmons, oprichter van Silicon Quantum Computing en directeur van UNSW's Center of Excellence for Quantum Computing and Communication Technologies, aan ScienceAlert.
Simmons en haar team hebben niet alleen een in wezen functionele kwantumprocessor gemaakt, ze hebben het ook met succes getest door een klein molecuul te simuleren waarin elk atoom meerdere kwantumtoestanden heeft - iets wat een traditionele computer moeilijk zou kunnen bereiken.
Dit suggereert dat we nu een stap dichter zijn bij het eindelijk benutten van de kracht van kwantumverwerking om de wereld om ons heen beter te begrijpen, zelfs op de kleinste schaal.
"In de jaren vijftig zei Richard Feynman dat we nooit zullen begrijpen hoe de wereld werkt - hoe de natuur werkt - tenzij we het op dezelfde schaal kunnen gaan doen", vertelde Simmons aan ScienceAlert. “Als we materialen op dit niveau kunnen gaan begrijpen, kunnen we dingen maken die nog nooit eerder zijn gemaakt. De vraag is hoe de natuur op dit niveau daadwerkelijk te beheersen?".
Om een sprong te maken op het gebied van quantum computing, gebruikten onderzoekers een scanning tunneling microscoop in een ultrahoog vacuüm om quantum dots met subnanometer precisie te plaatsen. De locatie van elke kwantumstip moet correct zijn, zodat het schema kan nabootsen hoe elektronen langs een rij koolstofatomen bewegen met een of twee bindingen in het polyacetyleenmolecuul.
Het moeilijkste was om uit te zoeken hoeveel fosforatomen er precies in elke kwantumstip moesten zitten, de exacte afstand tussen elke stip, en vervolgens een machine te ontwerpen die de kleine stippen in een precieze volgorde in een siliciumchip kon plaatsen. Als de kwantumstippen te groot zijn, wordt de interactie tussen de twee stippen "te groot om onafhankelijk van elkaar te worden bestuurd", zeggen de onderzoekers.
Ook interessant:
- IBM heeft plannen aangekondigd om een kwantumprocessor van 4000 qubit te maken
- Onderzoekers hebben het wereldrecord voor kwantumversleutelde communicatie verbroken
Er is gekozen voor polyacetyleen omdat het een bekend model is en daarom kan worden gebruikt om te bewijzen dat de computer de beweging van elektronen door het molecuul correct modelleert.
Omdat wetenschappers momenteel een beperkt begrip hebben van hoe moleculen op atomaire schaal functioneren, zijn er veel aannames bij het maken van nieuwe materialen. "Een van de heilige gralen is altijd het maken van supergeleiders voor hoge temperaturen geweest", zegt Simmons. Een andere mogelijke toepassing van quantum computing is de studie van kunstmatige fotosynthese en hoe licht wordt omgezet in chemische energie via organische kettingreacties.
Een ander groot probleem dat kwantumcomputers kunnen oplossen, is het maken van meststoffen. Drievoudige stikstofbindingen worden momenteel afgebroken onder omstandigheden van hoge temperatuur en druk in aanwezigheid van een ijzerkatalysator om vaste stikstof voor kunstmest te creëren. Het vinden van een andere katalysator die de mest effectiever kan maken, kan veel geld en energie besparen.
U kunt Oekraïne helpen vechten tegen de Russische indringers. De beste manier om dit te doen is door geld te doneren aan de strijdkrachten van Oekraïne via Red het leven of via de officiële pagina NBU.
Lees ook:
- 'S Werelds eerste ongekoelde kwantumcomputer is geïnstalleerd in Australië
- Wetenschappers hebben een manier gevonden om de relativiteitstheorie en de kwantummechanica te combineren