물리학

과학자들은 양자 컴퓨팅을 실온에서 작동시키는 새로운 방법을 발견했습니다.

과학자들은 양자 컴퓨팅을 실온에서 작동시키는 새로운 방법을 발견했습니다.


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양자 컴퓨팅은 컴퓨팅의 미래, 아마도 기술의 미래로 오랫동안 찬사를 받아 왔습니다. 즉, 정상적인 사용 가능한 조건에서 작동하는 양자 컴퓨터를 엔지니어링하는 것은 연구자들에게 쉬운 일이 아닙니다.

양자 컴퓨팅 연구자들이 해결해야하는 가장 큰 장애물 중 하나는 이러한 장치가 작동해야하는 온도를 처리하는 것입니다. 역사적으로 양자 컴퓨터는 실험실 수준의 극도로 낮은 온도에서만 작동했습니다. 쯤-460 화씨 섭씨 양자 컴퓨터는 최적의 작동 온도를 찾습니다. 짐작할 수 있듯이 어떤 방에서도 쉽게 얻을 수있는 온도가 아닙니다.

그러나 연구원들은 양자 컴퓨터가 실온에서 작동 할 수있는 새로운 방법을 방금 발견했습니다. 이는 비용을 크게 절감하고 양자 장치를 만드는 데 들어가는 장벽을 낮출 수 있습니다.

표준 열 조건에서 작동하는 양자 컴퓨터를 만들면 연구자들은 양자 컴퓨팅을 다양한 대중적인 용도로 확장하는 데 한 걸음 더 가까워졌습니다.

연구자들이 발견 한 내용 이해

양자 컴퓨터 기능의 핵심 인 양자 입자 인 대부분의 큐비 트는 초전도 물질에서만 작동합니다. 초전도체는 극저온에서 가장 잘 작동합니다. 이 문제를 해결하기 위해 연구원들은 실리콘 카바이드의 결함을 사용하여 큐 비트를 각각의 위치에 고정하는 방법을 조사했습니다. 이것은 더 간단 할뿐만 아니라 기계를 훨씬 더 비용 효율적으로 만듭니다.

관련 : 다이아몬드 스트링의 기타와 유사한 튜닝으로 양자 메모리 향상, 연구 결과

실리콘 카바이드 또는 SiC는 양자 컴퓨팅 세계에 새로운 것이 아닙니다. 지금까지 양자 컴퓨터를위한 큐 비트의 잠재적 보유자로 조사되었습니다. 그러나 스웨덴 Linköping 대학의 연구원들이 실리콘 카바이드의 구조적 특성을 약간 수정하여 큐 비트를 완벽하게 유지할 수 있음을 발견했습니다.

Nature에 발표 된 논문에서, 그들은 획기적인 연구에 대해 이렇게 말합니다.

"우리는 엔지니어링 된 양자 우물이 큐 비트의 전하 상태를 안정화 할 수 있음을 보여줌으로써 이러한 단점을 둘러싼 경로를 식별합니다. 밀도 기능 이론과 실험적인 싱크로트론 X- 선 회절 연구를 사용하여 실리콘에서 이전에 기여하지 않은 점 결함 센터에 대한 모델을 구성합니다. 카바이드를 거의 스택 형 결함 축 방향이 공화로 사용하고이 모델이 광 이온화 및 실온 안정성에 대한 이러한 결함의 견고성을 어떻게 설명하는지 보여줍니다. "

본질적으로 연구원들은 큐 비트를 제자리에 고정 할 수 있도록 실리콘 카바이드를 원자 수준으로 수정하고 있습니다. 그들은 큐 비트를 보유 할 수있는 물질에 원자 크기의 결함을 만들고 있습니다.

NUST MISIS의 재료 모델링 및 개발 연구소의 과학 고문 인 Igor Abrikosov 교수, Linköping 대학 물리학, 화학 및 생물학과의 이론 물리학 부서장은 다음과 같이 설명했습니다.

“큐 비트를 만들기 위해 결정 격자의 점 결함이 레이저를 사용하여 여기되고 광자가 방출 될 때이 결함이 발광하기 시작합니다. 이전에 PL1에서 PL6까지 각각 명명 된 SiC의 발광에서 6 개의 피크가 관찰된다는 것이 입증되었습니다. 우리는 이것이 특정 결함 때문이라는 것을 알아 냈습니다. 여기서 스태킹 결함이라고하는 하나의 '이탈 된'원자 층이 격자의 빈 위치 2 개 근처에 나타납니다. "

2019 년에 연구원들은 원자 수준의 유형 수정을 실험했지만 이전 사례에서는 다이아몬드로 작업했습니다. 실리콘 카바이드 사용의 이점은 다이아몬드를 사용하는 것보다 훨씬 저렴하다는 것입니다.

@yokohama_saigai의 연구원들은 상온과 제로 자기장에서 다이아몬드 NV 센터에서 기하학적 스핀 큐 비트를 만들고 조작했습니다. 양자 중계 기용 범용 홀로 노믹 게이트를 통해 수명이 긴 양자 기억을 보여줍니다 .https : //t.co/jB14QE3TZq

— Austin Bradley (@AustinToMars) 2018 년 8 월 13 일

이론적으로는이 모든 것이 작동해야하지만 양자 세계의 많은 것들과 마찬가지로 실제로 연구원의 이론을 테스트하는 것은 생각보다 어렵습니다.

연구자들에게 앞서가는 것

상온에서 큐 비트를 유지하기 위해 실리콘 카바이드를 사용하는 개념과 수학은 모두 확인되었지만 연구자들은 여전히 ​​방해가되는 몇 가지 실용적인 장애물을 가지고 있습니다.

그들은 정확히 필요한 곳에 SiC에 결함을 전략적으로 배치 할 수있는 프로세스를 개발해야합니다. 연구팀은이를 수행하기 위해 본질적으로 자체 프로세스를 개발해야하며, 이는 시간이 걸릴 것이라고 팀은 말합니다.

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결국 Linköping University의 팀이 만든 발견은 실용적인 효과를 입증하는 초기 단계에 있습니다. 그러나 모든 것이 유망 해 보이며 곧 양자 과학자들이 양자 컴퓨터의 핵심 구조를 개발하는 훨씬 더 쉬운 방법을 갖게 될 것입니다.


비디오보기: Techtonic 2019 양자컴퓨팅 뽀개기! 왜 지금인가 (12 월 2022).