Kvantové výpočty v křemíkové nanoelektronice  
Na australské Univerzitě Nového Jižního Walesu zprovoznili křemíkový čip se 2 qubitovým systémem, založeným na elektronu a jádru atomu fosforu, a skvěle s ním prošli Bellovým testem.

Nanoelektronika s fosforovým atomem v elektronovém mikroskopu. Kredit: University of New South Wales.
Nanoelektronika s fosforovým atomem v elektronovém mikroskopu. Kredit: University of New South Wales.

Poslední dobou se před našima očima odehrávají zajímavé objevy, které z té či oné strany souvisejí s kvantovým provázáním, čili entanglementem. Pokrok hlásí i aplikace tohoto podivuhodného jevu ve vývoji kvantových počítačů, tedy takových, které by měly využívat jevy kvantové mechaniky a namísto notorických bitů počítat s kvantovými bity, čili qubity.


Andrea Morello vlevo, Juan Pablo Dehollain vpravo. Kredit: Paul Henderson-Kelly / UNSW.
Andrea Morello vlevo, Juan Pablo Dehollain vpravo. Kredit: Paul Henderson-Kelly / UNSW.
Tým australské Univerzity Nového Jižného Walesu (UNSW) v Sydney nedávno zatím nejpřesvědčivěji prokázal, že v křemíkové nanoelektronice mohou fungovat qubity, využívající kvantové povázání. Šéf výzkumu Andrea Morello a jeho kolegové publikovali svůj výzkum v časopisu Nature Nanotechnology.


Kvantová mechanika není pro našince z makrosvěta příliš intuitivní. Vědci se už hezkou řádku let snaží nějak smysluplně vymezit hranici mezi běžným světem, v němž jakžtakž funguje klasická fyzika, a podivnostmi kvantového světa. Během posledních desetiletí je pro fyziky nejlepším průvodcem po hranicemi mezi spořádanou realitou a veselým kvantovým chaosem teorém Bellových nerovností, o nichž jsme se již na OSLU několikrát zmiňovali.


Z Bellových nerovností vyplývají přísné Bellovy testy, s jejichž pomocí lze ověřit, zda jsou dvě částice skutečně kvantově provázané. Podle prvního autore studie Juana Pabla Dehollaina jsou Bellovy testy extrémně nemilosrdné. Každá nedokonalost v jejich přípravě, provedení a vyhodnocení způsobí, že se test nepovede. Dehollain a spol. to ale se svojí křemíkovou elektronikou zvládli a prošli Bellovým testem s dosud nejvyšším dosaženým „skóre“, jaké se kdy povedlo v experimentu.


Dva entanglované qubity. Kredit: Tony Melov / UNSW.
Dva entanglované qubity. Kredit: Tony Melov / UNSW.
Ve svém experimentu australský tým použil systém se dvěmi kvantovými částicemi, jejichž roli sehráli elektron a atomové jádro jednoho atomu fosforu, umístěného ve křemíkovém čipu. Podle Dehollaina a spol. je vytvoření takových párů entanglovaných částic klíčovým krokem na cestě ke kvantovým počítačům. Podle Morella je při tak vysokém „skóre“ Bellova testu zřejmé, že na kvantových počítačích budeme moci provádět kvantové výpočty s využitím entanglovaných částic.


University of New South Wales.
University of New South Wales.
Na běžném počítači lze ze dvou bitů vytvořit celkem čtyři kombinace stavů: 00, 01, 10 a 11. Ve kvantovém počítači lze oproti tomu využít stavy superpozice těchto kombinací, jako například (01 + 10) nebo (00 + 11). Je to možné kvůli
kvantovému provázání mezi částicemi tvořícími qubity. Právě tohle je předností kvantových počítačů. Se stejným počtem bitů umožňují vytvořit více kombinací stavů bitů a pojmout tak více informace.


Morello je nadšený tím, že po velmi dlouhé době, kdy se mnozí vědci dívali na podobné snahy velmi podezřívavě, konečně ukázalo, že by mělo fungovat. Podle všeho můžeme zprovoznit čipy s qubity a postavit na nich budoucí elektroniku. Pro Morella je to triumf moderní elektrotechniky.


Video:  Quantum computer coding in silicon now possible



Literatura
University of New South Wales 17. 11. 2015, Nature Nanotechnology online 16. 11. 2015, Wikipedia (Quantum komputer, Qubit).

Datum: 18.11.2015
Tisk článku

Chemie pro každého Rychlokurz chemie - Dvořáčková Svatava
 
 
cena původní: 189 Kč
cena: 164 Kč
Chemie pro každého Rychlokurz chemie
Dvořáčková Svatava
Související články:

Rekordní koherence v křemíkové nanoelektronice     Autor: Stanislav Mihulka (14.10.2014)
Kvantový entanglement na mikročipu     Autor: Stanislav Mihulka (31.01.2015)
Kvantová mechanika opět poráží Einsteina a jeho lokální realismus     Autor: Stanislav Mihulka (28.10.2015)
Lokální realismus zemřel. Ať žijí kvantové nelokální korelace!     Autor: Pavel Brož (01.11.2015)



Diskuze:

mohou za to především popularizátoři

Josef Hrncirik,2015-11-19 21:13:46

Nakoukl jsem se na 2 videa.
V prvním byl nejrozumnější výrok, že za 20 let budeme využívat paralelní Vesmíry.
Uklidnilo mě pouze, že už jsem mimo branou povinnost.
2. uvádí, že mnoha entanglovaný stav je absolutní kombinace všech jeho složek a tudíž umožňuje totální paralelizmus kromě kopírování. Stav musí být koherentní a tudíž ho připravit a zkontrolovat bez kopírování může být obtížné. Zřejmě pak má paralelně interagovat s dalšími vhodnými entanglovanými stavy (argumenty či operátory), nesmí však být deentanglován interací s okolím. Přitom má však silně interagovat, aby čtené stavy byly snadno rozlišitelné.
Celé to bylo korunováno větou že výsledek je statistický (Bůh = gambler) při dekoherenci. Nejasná životnost, chybovost, opravovatelnost, transport q bitů, hazard.
Ev. důkaz paralelizmu předveden současným průchodem 2 štěrbinami a interferencí (leč až ze statistiky bodů, zamlčeno).
Manipulujeme dle libosti rozumnou rychlostí a chybovostí s kl. bity elektronů a fotonů?
Je to aspoň evoluce nebo hned kontrarevoluce?
Jako chemikovi mi připadl velmi entanglovaný výrok, že 100 qbitový počítač objeví katalyzátor umožňující fixaci dusíku lépe než přes NH3 dle Habera.
To je ale termodynamický nesmysl, protože náročnost plyne z nutnosti použít čistý H2, tlak není takový problém. I bez qbitů to lze snadno přes termický NOx, jak dobře činí VW. Dokonce se tomu nelze levně bránit.

Odpovědět

Pardon

Karel Rabl,2015-11-19 12:05:16

Darwin se dvěma v.

Odpovědět

kvantový chaos

Petros Pd,2015-11-18 20:23:53

Kvantový chaos právě vůbec nemusí být chaos, naopak poznání kvantových jevů které dokáží sdílet informaci mezi částicemi vesmíru bez ohledu na vzdálenost a poznatky z teorie neuronových sítí, nás posouvají blíž k teistické hypotéze, že vesmír jako celek je inteligentní. Tím pádem Occamova břitva brzy nezvratně odřízne od světa věty různé ateistické paskvily, zejména dárwinismus.

Odpovědět


Re: kvantový chaos

Libor Zak,2015-11-18 21:02:59

Drogy jsou nebezpečná věc. Ale existuje spousta způsobů, jak se z toho dostat. Tady by se ale mělo diskutovat pomocí argumentů. To co uvádíte argumenty nejsou.

Odpovědět


Re: Re: kvantový chaos

Jiri Matus,2015-11-19 06:47:00

No nevim jak se z toho dostat, True-believer syndrom je skoro nevylecitelny :-(

Nicmene, pokud se vedeckymi metodami prokaze, ze vesmir by mohl byt inteligentni, tak s tim problem nemam. Ale zatim tomu nic nenasvedcuje.

Kazdopadne by me zajimalo, co presne je to "tak vysoke skore" ??? Kolik? z ceho?

Odpovědět


Re: Re: Re: kvantový chaos

Milan Krnic,2015-11-19 07:04:25

Nerejpejte, ještě se ukáže, že to je jen další náhoda, vyštrachaná z kusu statistiky :-)

Ale co, připojuji se, také by mě to zajímalo.

Odpovědět


Re: kvantový chaos

Karel Rabl,2015-11-19 12:03:45

Právě že to potvrzuje Dárvina protože vesmír měl na svůj vývoj před svým vznikem téměř neomezený čas, i kdyby inteligentní byl.

Odpovědět


Re: Re: kvantový chaos

Petros Pd,2015-11-19 20:50:40

Problém Dárwina je nedostatek času a nedostatek pokusů-omylů vzhledem ke složitosti toho co mělo vzniknout. Samozřejmě pokud je neomezený čas a neomezený počet pokusů-omylů, můžou vzniknout náhodou libovolně složité struktury a to se i podle mého názoru někdy muselo stát, nicméně evoluci na Zemi není adekvátní považovat za nahodilou.

Odpovědět


Re: Re: Re: kvantový chaos

Karel Rabl,2015-11-20 05:34:32

Jsem téhož názoru jenže život na zemi nemusel vzniknout ba ani v současném vesmíru jestliže informace o něm pronikla "velkým třeskem" a jestliže informace "třeba o živé hmotě" podle předních fyziků se nezničí ani v černé díře je docela možné že se k nám přenesla z jiného časoprostoru či jiného vesmíru.

Odpovědět


Re: Re: Re: kvantový chaos

Marek Fucila,2015-11-20 14:02:19

Čo to splietate, veď náhodná nebola. Každý krok je popísaný v biblii. Len škoda, že tie jednorožce sa nevošli Noemovi do člnka.

Po čom kupujete matroš?

Raz, v čase abstinencie, sa skúste zamyslieť nad týmto:
- jediná nekontrolovaná udalosť je náhoda,
- viac takých na sebe nezávislých udalostí, to je opakovaná náhoda,
- viac náhodných udalostí vzájomne ovplyvnených, to už nie je tá náhoda, za ktorú ju máte. V štatistike je podmienka nezávislých premenných, čo nie je prípad evolúcie. Tie deje sú na sebe priamo kauzálne závislé. To, že si to neviete predstaviť nijako neovplyvňuje fakt, že sa to tak deje.
- Occamova britva funguje pre neúmyselné udalosti. Váš inteligentný vesmír cielene podhadzujúci dôkazy o evolúcii, aby zakryl svoju teistickú povahu tak koná podľa svojho uváženia. Occamovou britvou sa preto neohánajte, lebo on/ona/ono s kľudom môže konšpirovať, a ja verím, že vy veríte, že tak aj robí.

Lieky zatiaľ na to nie sú, ale nádej zomiera posledná.

Odpovědět


Re: kvantový chaos

Jiří Kos,2015-11-19 15:52:12

Vesmír je možná inteligentnější než některé jeho výtvory, jak je vidět z mnohých příkladů.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace