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.
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.
##seznam_reklama##
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