Atomární kvantový obvod je průlomem ve kvantových počítačích  
Nová technologie kvantového obvodu zahrnuje manipulaci s atomy v sub-nanoměřítku. Výsledkem je kvantový obvod či spíše molekulární simulátor, který umožňuje detailně studovat strukturu a energetické stavy molekul, které bylo doposud mimo možnosti soudobých počítačů.
Ilustrace atomárního kvantového obvodu. Kredit: Silicon Quantum Computing.
Ilustrace atomárního kvantového obvodu. Kredit: Silicon Quantum Computing.

Kvantová výpočetní technika je k nezastavení. Odborníci australské University of New South Wales a startupu Silicon Quantum Computing (SQC) vytvořili průlomový kvantový integrovaný obvod, který tvoří pouhých pár atomů. Díky přesnému ovládání kvantových stavů těchto atomů vznikl procesor, který je schopný simulovat strukturu a vlastnosti molekul způsobem, a který může vést k novým látkám, včetně pokročilých katalyzátorů.

 

Michelle Simmons. Kredit: Silicon Quantum Computing.
Michelle Simmons. Kredit: Silicon Quantum Computing.

Tento kvantový obvod se skládá z 10 kvantových teček založených na uhlíku, které jsou umístěné na křemíkovém podkladu, a ze šesti kovových logických hradel, která ovládají tok elektronů obvodem. Zní to docela jednoduše, ale háček je v naprosto přesném uspořádání použitých atomů v sub-nanometrovém měřítku. Jsou umístěné tak, že napodobují atomární strukturu vybrané molekuly, což vědcům umožňuje studovat strukturu této molekuly a její energetické stavy přesněji než kdykoliv předtím.

 

Michelle Simmons a její kolegové si pro předvedení možností této technologie zvolili části molekuly organické sloučeniny polyacetylenu, polymeru, v jehož uhlíkové kostře se střídá jednoduchá a dvojná vazba. Aby simulovali tyto vazby, umístili atomy uhlíku v různých vzdálenostech od sebe. Pak pustili do kvantového obvodu elektřinu, aby zkontrolovali, zda je uspořádaný stejně jako opravdový polyacetylén. V dalším testu přerušili simulované vazby na různých místech a ověřovali, zda výsledek odpovídá teoretickým předpovědím. V obou případech obstál model na výbornou.

 

Logo. Kredit: Silicon Quantum Computing.
Logo. Kredit: Silicon Quantum Computing.

Tvůrci kvantového obvodu zdůrazňují, že jeho význam spočívá zejména v možnosti simulovat a studovat složitější, komplikované molekuly. To by mělo usnadnit vývoj nových látek, jako jsou nové typy materiálů, farmaceutické látky nebo katalyzátory. Současná verze kvantového obvodu či spíše molekulárního simulátoru zahrnuje molekulu s 10 atomy, což odpovídá limitu možností simulací na konvenčních počítačích. Badatelé plánují obvod s celkem 20 atomy, který by měl poprvé v historii umožnit tento typ simulací pro složitější molekuly.

 

Jak říká Simmonsová, většina ostatních architektur kvantových výpočetních systémů nezahrnuje možnost pracovat s atomy na sub-nanometrové úrovni nebo umístit atomy tak blízko k sobě. Díky jejich výzkumu teď bude možné detailně simulovat a studovat stále komplikovanější molekuly, což otevírá dveře novým objevům.

 

Video: Michelle Simmons AO: Leading Australia in the race to build the world’s first quantum computer

 

Literatura

New Atlas 23. 6. 2022.

Nature 606: 694–699.

Datum: 25.06.2022
Tisk článku


Diskuze:

Technologický pokrok nelze zastavit.

Pavel Molík,2022-06-27 11:36:32

Ale zatím se nacházíme v technologickém pravěku. Lidstvo má před sebou velké objevy. Zatím se lidé chovají jako děcka a tak aby měli v rukách nějakou technologicky převratnou novou hračku, bude lepší, když ještě neučiní převratné objevy. Třeba jaká bude technologie stého tisíciletí po Kristu ?

Odpovědět

Jak je to možné vyrobit?

Jiří Macek,2022-06-25 21:04:49

Zajímalo by mě, jak je něco takového možné vyrobit. Je to podobná technologie jako při výrobě mikroprocesorů, nebo něco úplně jiného?

Odpovědět

Ak z toho niekto niečo pochopil,

Vladimír Bzdušek,2022-06-25 18:39:53

poprosím o interpretáciu.

Odpovědět


Re: Ak z toho niekto niečo pochopil,

Jan Novák9,2022-06-25 20:49:30

Pomocí uhlíkových teček na křemíku vytvoří simulaci vazeb atomů v jedné specifické části jedné specifické molekuly která se v některých ohledech chová podobně jako molekula a navíc se dá testovat a měřit. Jiná molekula vyžaduje vyrobit novou strukturu (vazby jsou simulovány vzdáleností teček), takže ani náhodou žádný computing. Simulace se zdá být plochá zatímco většina složitějších molekul není. Uhlíková kostra polyacetylenu může být fajn, ale jak by simulovali různé prvky z popisu nevyplývá. Podle mě je to dobré jedině na uhlovodíky nebo podobné molekuly s jednoduchou strukturou ale nejsem chemik abych odhadl k čemu je to dobré. Nikdy jsem neslyšel o uhlovodíkovém katalyzátoru :-)

Odpovědět


Re: Re: Ak z toho niekto niečo pochopil,

Miroslav Trochta,2022-06-29 13:09:22

Myslím, že jedné velké skupině uhlovodíkových katalyzátorů se říká enzymy :-)
Ale jinak souhlasím, složitost enzymů je někde jinde, jsou trojrozměrné a neobsahují jen uhlík a vodík :-)

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku








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