מדענים אוסטרלים יצרו את מעגל המחשב הקוונטי הראשון בעולם - מעגל המכיל את כל המרכיבים הבסיסיים של שבב מחשב קלאסי, אך בקנה מידה קוונטי. התגלית ציונית הדרך, שפורסמה אתמול בכתב העת Nature, הייתה תשע שנים בהתהוות.
"זהו תגלית מרגשת בקריירה שלי", אמרה ל-ScienceAlert הסופרת והפיזיקאית הקוונטית הבכירה מישל סימונס, מייסדת Silicon Quantum Computing ומנהלת מרכז המצוינות של UNSW לטכנולוגיות מחשוב קוונטי ותקשורת.
לא רק סימונס והצוות שלה יצרו מה שהוא בעצם מעבד קוונטי פונקציונלי, הם גם בדקו אותו בהצלחה על ידי הדמיית מולקולה קטנה שבה לכל אטום יש מספר מצבים קוונטיים - משהו שמחשב מסורתי היה מתקשה להשיג.
זה מצביע על כך שאנחנו עכשיו צעד אחד קרוב יותר לניצול סוף סוף את כוחו של עיבוד קוונטי כדי להבין טוב יותר את העולם סביבנו, אפילו בקנה המידה הקטן ביותר.
"בשנות ה-1950, ריצ'רד פיינמן אמר שלעולם לא נבין איך העולם עובד - איך הטבע עובד - אלא אם כן נוכל להתחיל לעשות את זה באותו קנה מידה", אמר סימונס ל-ScienceAlert. "אם נוכל להתחיל להבין חומרים ברמה זו, נוכל ליצור דברים שמעולם לא נעשו קודם לכן. השאלה היא איך בעצם לשלוט בטבע ברמה הזו?".
כדי לעשות קפיצת מדרגה בתחום המחשוב הקוונטי, החוקרים השתמשו במיקרוסקופ מנהור סורק בוואקום גבוה במיוחד כדי למקם נקודות קוונטיות בדיוק תת-ננומטר. המיקום של כל נקודה קוונטית חייב להיות נכון כדי שהסכימה תוכל לחקות את האופן שבו אלקטרונים נעים לאורך שורה של פחמנים עם קשר אחד או שניים במולקולת הפוליאצטילן.
החלק הקשה ביותר היה להבין בדיוק כמה אטומי זרחן צריכים להיות בכל נקודה קוונטית, את המרחק המדויק בין כל נקודה, ואז לתכנן מכונה שתוכל למקם את הנקודות הזעירות בסדר מדויק בתוך שבב סיליקון. אם הנקודות הקוונטיות גדולות מדי, האינטראקציה בין שתי הנקודות הופכת ל"גדולה מדי מכדי להיות נשלטת ללא תלות זו בזו", אומרים החוקרים.
מעניין גם:
- IBM הכריזה על תוכניות ליצור מעבד קוונטי של 4000 קיוביטים
- חוקרים שברו את שיא העולם בתקשורת מוצפנת קוונטית
פוליאצטילן נבחר מכיוון שהוא מודל ידוע ולכן ניתן להשתמש בו כדי להוכיח שהמחשב מדגל נכון את תנועת האלקטרונים דרך המולקולה.
מכיוון שלמדענים יש כיום הבנה מוגבלת של אופן פעולת מולקולות בקנה מידה אטומי, ישנן הנחות רבות המעורבות ביצירת חומרים חדשים. "אחד הגביעים הקדושים תמיד היה יצירת מוליכים בטמפרטורה גבוהה", אומר סימונס. יישום פוטנציאלי נוסף של מחשוב קוונטי הוא חקר הפוטוסינתזה המלאכותית וכיצד האור הופך לאנרגיה כימית באמצעות תגובות שרשרת אורגניות.
בעיה גדולה נוספת שמחשבים קוונטיים יכולים לפתור היא יצירת דשנים. קשרי חנקן משולשים מתפרקים כיום בתנאים של טמפרטורה ולחץ גבוהים בנוכחות זרז ברזל ליצירת חנקן קבוע לדשן. מציאת זרז אחר שיכול להפוך את הדשן ליעיל יותר יכולה לחסוך הרבה כסף ואנרגיה.
אתה יכול לעזור לאוקראינה להילחם נגד הפולשים הרוסים. הדרך הטובה ביותר לעשות זאת היא לתרום כספים לכוחות המזוינים של אוקראינה באמצעות הצלת חיים או דרך העמוד הרשמי NBU.
קרא גם:
- המחשב הקוונטי הבלתי מקורר הראשון בעולם הותקן באוסטרליה
- מדענים מצאו דרך לשלב את תורת היחסות ומכניקת הקוונטים