На шляху до квантового комп’ютера Розглянуто перший у світі перемикається квантовий метаматеріал - Новини
Генеалогічне дерево Чумацького Шляху
Повністю інтегрований контроль наноалмазів
Трохи ближче до сонця
Відстані від зірок
Що змушує зірки світити
Вулиця з одностороннім рухом для електронів
У новому підрахуванні знайдені сотні примірників "Ньюсона" (Philosophiae Naturalis Principia Mathematica)
Наша Сонячна система сформувалася менш ніж за 200 000 років
Здоровий для Марса
На шляху до квантового комп’ютера: досліджено перший у світі перемикається квантовий метаматеріал
Physik-News від 26.02.2018 Квантова фізика Квантова оптика
Квантові комп'ютери можуть одночасно виконувати велику кількість арифметичних операцій. Вони обіцяють вирішувати складні проблеми набагато швидше, ніж сучасні комп’ютери. Університети та компанії, такі як Google або IBM, досліджують фізичні основи реалізації такого комп'ютера. Вчені з Єни, Карлсруе та Москви наблизились до майбутнього бачення квантової інформатики. Їм вдалося реалізувати перший у світі квантовий метаматеріал, пропуск світла якого можна точно контролювати при температурі -273 ° C. Матеріал може бути використаний як елемент управління в схемах при квантовій обробці сигналу.
Група дослідників з Інституту фотонних технологій Єни Лейбніца (Leibniz-IPHT), Інституту технологій Карлсруе (KIT) та Національного університету науки і технологій (NUST MISIS) у Москві вперше створила квантовий метаматеріал особливим чином взаємодіє з електромагнітним випромінюванням в мікрохвильовому діапазоні. Метаматеріал складається з лінійного розташування з 15 мета-атомів, квантових бітів (кубітів): петель діаметром кілька мікрометрів, виготовлених з алюмінію, які при своїй робочій температурі близько -273 ° С передають електричний струм надпровідно і, отже, без втрат. Подекуди алюмінієві кільця перериваються тунельними конструкціями товщиною в кілька нанометрів - Джозефсоновими переходами. Це створює надпровідні коливальні кола, в яких струм протікає лише у двох визначених станах.
К. В. Шульга та ін. Магнітно індукована прозорість квантового метаматеріалу, складеного з кубітів подвійного потоку Nature Communications 2018
Властивості перемикаються за допомогою магнітного поля
Зараз дослідники вперше побудували метаматеріал з так званих кубітів-близнюків, які складаються з двох взаємопов’язаних петель і, таким чином, мають п’ять контактів Джозефсона замість трьох. Були створені споруди в чистому приміщенні Лейбніца-IPHT.
«Ми дослідили, як поводяться кубіти-близнюки, коли ми приводимо їх у два різні стани за допомогою магнітного поля. Метаматеріал показує властивість, яка для нас несподівана. Ми можемо використовувати магнітне поле для точного контролю його проникності для випромінювання в мікрохвильовому спектрі. Ми були здивовані, що прозорість цих спеціальних квантових метаматеріалів можна вмикати або вимикати через конфігурацію основного стану кубітів. До цього часу це було абсолютно невідомо », - описує відкриття вчений ЛПІП Лейбніца проф. Євген Іллічев. Результати досліджень, що виникли під керівництвом проф. Олексія Устінова (NUST MISIS), були опубліковані вченими у високопоставленому журналі Nature Communications.
Qubits: система одночасно у двох штатах
На відміну від одиниць (бітів) класичного комп'ютера, кубіти мають не лише стани 0 і 1. Вони підкоряються законам квантової механіки і знаходяться в накладеному стані, який одночасно дорівнює 0 і 1. У разі надпровідних кубітових ланцюгів індукований магнітним полем струм протікає як ліворуч (0), так і праворуч (1).
Однак стану суперпозиції існують лише до тих пір, поки вони не будуть виміряні - в цей момент система приймає або значення 0, або 1. Завдяки суперпозиції квантові комп’ютери можуть паралельно обробляти велику кількість арифметичних операцій, тоді як сучасні комп’ютери виконують їх одну за одною. Кількість операцій зростає в геометричній прогресії із збільшенням кількості кубітів. Компанія IBM пропонує доступ до Інтернету до квантового комп'ютера на основі надпровідника з 20 кубітами.
Ця новина була створена за матеріалами