Home > Media > De ontdekking van wetenschappers maakt de weg vrij voor nieuwe ultrasnelle kwantumcomputers
 |
| Onderzoekers hebben aangetoond dat microkristallen, gesynthetiseerd op basis van gemengde optische fluoridekristalmatrices gedoteerd met erbium, praseodymium en enkele andere ionen van zeldzame aardelementen, kunnen werken als qubits die ultrasnelle optische kwantumcomputers mogelijk maken. CREDIT wikipedia.org |
Abstract:
Wetenschappers van het Institute of Physics van de Universiteit van Tartu hebben een manier gevonden om optische kwantumcomputers van een nieuw type te ontwikkelen. Centraal bij de ontdekking staan zeldzame aardionen die bepaalde eigenschappen hebben en kunnen fungeren als kwantumbits. Deze zouden kwantumcomputers een ultrasnelle rekensnelheid en een betere betrouwbaarheid geven vergeleken met eerdere oplossingen. De onderzoekers van de Universiteit van Tartu, Vladimir Hizhnyakov, Vadim Boltrushko, Helle Kaasik en Yurii Orlovskii, publiceerden de resultaten van hun onderzoek in het wetenschappelijke tijdschrift Optics Communications.
De ontdekking van wetenschappers maakt de weg vrij voor nieuwe ultrasnelle kwantumcomputers
Tartu, Estland | Geplaatst op 15 januari 2021
Terwijl bij gewone computers de informatie-eenheden binaire cijfers of bits zijn, zijn de eenheden bij kwantumcomputers kwantumbits of qubits. In een gewone computer wordt informatie grotendeels vervoerd door elektriciteit in geheugenopslagcellen bestaande uit veldeffecttransistors, maar in een kwantumcomputer zijn de informatiedragers, afhankelijk van het type computer, veel kleinere deeltjes, bijvoorbeeld ionen, fotonen en elektronen. . De qubit-informatie kan worden overgedragen door een bepaald kenmerk van dit deeltje (bijvoorbeeld de spin van een elektron of de polarisatie van een foton), die twee toestanden kan hebben. Terwijl de waarden van een gewoon bit 0 of 1 zijn, zijn in de quantumbit ook tussenvarianten van deze waarden mogelijk. De tussenliggende toestand wordt de superpositie genoemd. Deze eigenschap geeft kwantumcomputers de mogelijkheid om taken op te lossen die gewone computers niet binnen een redelijke tijd kunnen uitvoeren.
Qubits van kristallen met gemengde ionen
Onderzoekers van het Institute of Physics van de Universiteit van Tartu hebben aangetoond dat microkristallen, gesynthetiseerd op basis van gemengde optische fluoridekristalmatrices gedoteerd met erbium, praseodymium en enkele andere ionen van zeldzame aardelementen, kunnen werken als qubits die ultrasnelle optische kwantumcomputers mogelijk maken.
Professor Vladimir Hizhnyakov, lid van de Estse Academie van Wetenschappen, zegt dat bij het selecteren van de ionen hun elektronische toestanden met zeer verschillende eigenschappen van het grootste belang zijn. “Ze moeten minstens twee toestanden hebben waarin de ioneninteractie erg zwak is. Deze toestanden zijn geschikt voor fundamentele kwantumlogische bewerkingen op afzonderlijke kwantumbits. Daarnaast zijn er een toestand of toestanden nodig waarin de ioneninteractie sterk is – deze toestanden maken kwantumlogische operaties met twee of meer qubits mogelijk. Al deze toestanden moeten een lange levensduur (milli- of microseconden) hebben en optische overgangen tussen deze toestanden moeten mogelijk zijn”, legde Hizjnjakov uit.
Hij zegt dat het vinden van dergelijke elektronische toestanden van zeldzame aardionen tot nu toe niet mogelijk werd geacht, en dat is de reden waarom wetenschappers niet hebben gezocht naar dergelijke toestanden die geschikt zijn voor qubits onder hen. “Tot nu toe zijn vooral de spintoestanden van atoomkernen onderzocht op de rol van qubits. Hun frequentie is echter een miljoen keer lager dan de frequentie van onze kwantumbits. Dit is de reden waarom ook kwantumcomputers die op basis van deze qubits zijn gemaakt, aanzienlijk langzamer zouden zijn dan computers met onze op elektronische toestanden gebaseerde kwantumbits”, legde hij uit.
Hogere snelheid en minder fouten
Een ultrasnelle werkcyclus zou het volgens Hizjnjakov mogelijk maken om een van de grootste obstakels bij de creatie van kwantumcomputers te overwinnen. Qubits zijn namelijk erg gevoelig voor hun omgeving, waardoor elke omgevingsinterferentie kan leiden tot fouten in de kwantumberekening. “De coherentietijd van qubits, dat wil zeggen de duur van de pure kwantumtoestand, is erg kort. Hoe sneller de rekencyclus, hoe minder interferentie er wordt veroorzaakt door de omgeving in het werk van qubits”, legt Hizhnyakov uit.
Er is vastgesteld dat de spectrale gatenverbrandingsmethode, eerder ontwikkeld aan het Institute of Physics van de Universiteit van Tartu, kan worden gebruikt voor het selecteren van een reeks qubits in een microkristal dat als een computerinstantie fungeert. Volgens Hizhnyakov is dit momenteel een van de krachtigste methoden van optische spectroscopie, waarmee je in een microkristal die ionen kunt vinden die het meest geschikt zijn voor gebruik als computerqubits.
Hoewel er nog een lange weg vol obstakels is voor een daadwerkelijk werkende kwantumcomputer, zijn onderzoekers van het laserspectroscopielaboratorium van de Universiteit van Tartu begonnen met het bouwen van een pilot-prototype van een kwantumcomputer op basis van de nieuwe methode. Volgens de onderzoekers staan ze op de drempel om het werk van de basiselementen van het nieuwe type kwantumcomputer te presenteren.
Het voltooide onderzoek maakt deel uit van het gezamenlijke project ‘Spectroscopie van verstrengelde toestanden van clusters van zeldzame aardonzuiverheidionen voor kwantumcomputers’, uitgevoerd door het Laboratorium voor Laserspectroscopie en het Laboratorium voor Vastestoftheorie van het Institute of Physics van de Universiteit van Tartu.
####
Voor meer informatie, klik hier
Kontakte:
Vladimir Hizjnjakov
372-737-4759
Copyright © Estse Onderzoeksraad
Als u een opmerking heeft, alstublieft Neem contact op met ons op.
Uitgevers van nieuwsberichten, niet 7th Wave, Inc. of Nanotechnology Now, zijn zelf verantwoordelijk voor de juistheid van de inhoud.
Bladwijzer:
| Gerelateerd nieuws Pers |
Nieuws en informatie
Chemische katalysatoren beheersen met gebeeldhouwd licht Januari 15th, 2021
Mogelijke toekomsten
Natuurkundigen stellen een nieuwe theorie voor om de vorming van eendimensionale kwantumvloeistoffen te verklaren Januari 15th, 2021
Chemische katalysatoren beheersen met gebeeldhouwd licht Januari 15th, 2021
Nieuwe manier om elektrische lading in 2D-materialen te regelen: plaats er een vlok op Januari 15th, 2021
Chiptechnologie
Nieuwe manier om elektrische lading in 2D-materialen te regelen: plaats er een vlok op Januari 15th, 2021
Ingenieurs ontdekken dat antioxidanten de visualisatie van polymeren op nanoschaal verbeteren Januari 8th, 2021
Diamant uitrekken voor micro-elektronica van de volgende generatie Januari 5th, 2021
Quantum Computing
Diamant uitrekken voor micro-elektronica van de volgende generatie Januari 5th, 2021
Microfabricated elastische diamanten verbeteren de elektronische eigenschappen van het materiaal Januari 1st, 2021
ontdekkingen
Natuurkundigen stellen een nieuwe theorie voor om de vorming van eendimensionale kwantumvloeistoffen te verklaren Januari 15th, 2021
Mededelingen
Chemische katalysatoren beheersen met gebeeldhouwd licht Januari 15th, 2021
Interviews / Boekbesprekingen / Essays / Rapporten / Podcasts / Journals / White papers / Posters
Chemische katalysatoren beheersen met gebeeldhouwd licht Januari 15th, 2021
