По пътя към квантовия компютър Разследван е първият в света превключваем квантов метаматериал - Новини
Родословно дърво на Млечния път
Напълно интегриран контрол на нанодиамантите
Малко по-близо до слънцето
Разстояния от звезди
Какво кара звездите да блестят
Еднопосочна улица за електрони
Стотици копия на Newton's Philosophiae Naturalis Principia Mathematica намерени при ново преброяване
Слънчевата ни система се формира за по-малко от 200 000 години
Здравословно за Марс
По пътя към квантовия компютър: изследван е първият превключваем квантов метаматериал в света
Physik-Новини от 26.02.2018 г. Квантова физика Квантова оптика
Квантовите компютри могат да извършват голям брой аритметични операции едновременно. Обещават да решават сложни проблеми много по-бързо от днешните компютри. Университети и компании като Google или IBM изследват физическата основа за реализирането на такъв компютър. Учени от Йена, Карлсруе и Москва се приближиха стъпка по-близо до бъдещата визия за квантовата информатика. Те са успели да реализират първия в света квантов метаматериал, чиято светлинна пропускливост може да бъде контролирана прецизно при температури от -273 ° C. Материалът може да се използва като управляващ елемент в схеми при квантова обработка на сигнала.
Екипът от изследователи от Института за фотонни технологии Йена Лайбниц (Leibniz-IPHT), Технологичния институт Карлсруе (KIT) и Националния университет за наука и технологии (NUST MISIS) в Москва за първи път създаде квантов метаматериал взаимодейства по специален начин с електромагнитното излъчване в микровълновия диапазон. Метаматериалът се състои от линейна подредба от 15 мета-атома, квантовите битове (кубити): контури с диаметър от няколко микрометра, изработени от алуминий, които при тяхната работна температура около -273 ° C пренасят електрически ток свръхпроводимо и по този начин без загуби. На някои места алуминиевите пръстени са прекъснати от тунелни конструкции с дебелина няколко нанометра, кръстовищата Джоузефсън. Това създава свръхпроводящи трептящи вериги, в които токът тече само в две определени състояния.
К. В. Шулга и сътр. Магнитно индуцирана прозрачност на квантов метаматериал, съставен от двойни потоци кубити Nature Communications 2018
Свойства с възможност за превключване с магнитно поле
За първи път изследователите са конструирали метаматериал от така наречените двойни кубити, които се състоят от два взаимосвързани контура и по този начин имат пет контакта на Джоузефсън вместо три. Създадени са структурите в чистата стая на Лайбниц-IPHT.
„Проучихме как се държат двойните кубити, когато ги доведем в две различни състояния с помощта на магнитно поле. Метаматериалът показва свойство, което е неочаквано за нас. Можем да използваме магнитното поле, за да контролираме прецизно неговата пропускливост за излъчване в микровълновия спектър. Бяхме изненадани, че прозрачността на тези специални квантови метаматериали може да се включва или изключва чрез конфигурацията на основното състояние на кубитите. Досега това беше напълно неизвестно “, описва откритието ученият от IPHT от Лайбниц проф. Евгени Илчичев. Резултатите от изследването, възникнали под ръководството на проф. Алексей Устинов (NUST MISIS), бяха публикувани от учените във високопоставеното списание Nature Communications.
Qubits: Система в две състояния едновременно
За разлика от мерните единици (битове) на класически компютър, кубитите имат не само състоянията 0 и 1. Те се подчиняват на законите на квантовата механика и са в едно наслагнато състояние, което е 0 и 1 едновременно. В случай на свръхпроводящи кубитови вериги, индуцираното от магнитното поле ток протича както наляво (0), така и надясно (1).
Състоянията на суперпозицията обаче съществуват само докато не бъдат измерени - в този момент системата приема стойността 0 или 1. Поради наслагването квантовите компютри могат да обработват паралелно голям брой аритметични операции, докато днешните компютри ги изпълняват една след друга. Броят на операциите се увеличава експоненциално с броя на използваните кубити. Компанията IBM предлага онлайн достъп до базиран на свръхпроводник квантов компютър с 20 кубита.
Тази новина е създадена с материал от