Gần đây, trong một nghiên cứu được thực hiện tại Đại học Princeton, các nhà khoa học đã chứng minh khả năng điều khiển chính xác hành vi của hai bit lượng tử, từ đó mở ra cánh cửa cho việc tạo ra các thiết bị phức tạp và nhiều qubit hay có thể nói là máy tính lượng tử.
buổi bieu diễn
Cấu trúc silicon mới này mở cổng cho máy tính lượng tử
Trong một nghiên cứu được thực hiện tại Đại học Princeton, các nhà khoa học đã chứng minh khả năng kiểm soát chính xác hành vi của hai bit lượng tử, do đó mở ra cánh cửa cho việc tạo ra các thiết bị phức tạp và đa qubit. Máy tính lượng tử có thể “chỉ ở gần” để được sử dụng nhiều hơn hiện nay.
Sự phát triển này là một bước quan trọng trong việc chế tạo máy tính lượng tử sử dụng các vật liệu hàng ngày. Nghiên cứu này được dẫn đầu bởi các nhà nghiên cứu tại Đại học Princeton, những người đã chế tạo một phần cứng silicon quan trọng có khả năng điều khiển hành vi lượng tử giữa hai điện tử với độ chính xác cực cao. Nghiên cứu được công bố vào ngày 7 tháng 12 trên tạp chí Science.
Quá trình sáng tạo
Nhóm đã xây dựng một cổng kiểm soát tương tác giữa các electron theo cách cho phép chúng hoạt động như các bit thông tin lượng tử, hoặc qubit, cần thiết cho tính toán lượng tử. Việc trình diễn cổng lỗi gần như hai qubit này là bước đầu tiên quan trọng trong việc xây dựng một thiết bị tính toán lượng tử phức tạp hơn từ silicon, cùng một loại vật liệu được sử dụng trong máy tính và điện thoại thông minh thông thường.
“Chúng tôi biết rằng chúng tôi cần thử nghiệm này để hoạt động nếu công nghệ dựa trên silicon có tương lai về việc mở rộng và xây dựng một máy tính lượng tử. Việc tạo ra cánh cổng trung thực cao hai qubit này mở ra cánh cửa cho các thí nghiệm quy mô lớn ”, Jason Petta, giáo sư vật lý tại Đại học Princeton, chỉ ra.
Các thiết bị dựa trên silicon có thể ít tốn kém hơn và dễ chế tạo hơn các công nghệ khác để đạt được một máy tính lượng tử. Mặc dù các nhóm nghiên cứu và công ty khác đã công bố các thiết bị lượng tử chứa 50 qubit trở lên, nhưng các hệ thống này yêu cầu các vật liệu kỳ lạ như chất siêu dẫn hoặc nguyên tử tích điện được giữ cố định bằng tia laser.
Máy tính lượng tử có thể giải quyết các vấn đề không thể truy cập thông qua máy tính thông thường. Các thiết bị có thể tạo ra số cực lớn hoặc tìm ra giải pháp tối ưu cho các vấn đề phức tạp. Ngoài ra, chúng cũng có thể giúp các nhà nghiên cứu nhận ra các đặc tính vật lý của các hạt cực nhỏ, chẳng hạn như nguyên tử và phân tử, dẫn đến những tiến bộ trong các lĩnh vực như khoa học vật liệu và khám phá thuốc.
Việc xây dựng một máy tính lượng tử đòi hỏi các nhà nghiên cứu phải tạo ra các qubit và gắn chúng với nhau với độ trung thực cao. Các thiết bị lượng tử dựa trên silicon sử dụng thuộc tính điện tử lượng tử được gọi là “quay” để thao tác thông tin. Vòng quay có thể hướng lên hoặc hướng xuống theo cách tương tự như cực bắc và cực nam của nam châm. Ngược lại, máy tính thông thường hoạt động bằng cách điều khiển điện tích âm của điện tử.
Việc đạt được hiệu suất quay cao dựa trên thiết bị lượng tử đã bị cản trở bởi tính mong manh của các trạng thái quay – chúng dễ dàng trôi từ trên xuống dưới hoặc ngược lại, trừ khi chúng có thể bị cô lập trong một môi trường rất tinh khiết. Bằng cách chế tạo các thiết bị silicon lượng tử tại Phòng thí nghiệm Nanoprobe của Thiết bị lượng tử Princeton, các nhà khoa học đã có thể duy trì các chuyển động quay nhất quán.
Để xây dựng cổng hai qubit, nhóm nghiên cứu đã đặt những sợi dây nhôm nhỏ trên một tinh thể silicon được đặt hàng cao. Các sợi cung cấp ứng suất giữ hai electron đơn giản, được ngăn cách bởi hàng rào năng lượng, thành một cấu trúc hoàn hảo, được gọi là chấm lượng tử kép.
Máy tính có siêu năng lực
Bằng cách tạm thời giảm rào cản năng lượng, hành động này cho phép các electron chia sẻ thông tin lượng tử, tạo ra một trạng thái lượng tử đặc biệt được gọi là rối lượng tử. Các electron bị mắc kẹt và đan xen này hiện đã sẵn sàng để sử dụng làm qubit, giống như các bit máy tính thông thường, nhưng với “siêu năng lực”. Điều này là do trong khi một bit thông thường có thể đại diện cho số 0 hoặc số 1, mỗi qubit có thể là số 0 và số 1, mở rộng số lượng các hoán vị có thể được so sánh ngay lập tức.
Nghiên cứu đã chỉ ra rằng chúng có thể duy trì chuyển động quay của electron ở trạng thái lượng tử với độ trung thực lớn hơn 99% và cánh cổng hoạt động đáng tin cậy để biến chuyển động quay của qubit thứ hai khoảng 75% thời gian. Công nghệ có khả năng mở rộng quy mô lên nhiều qubit hơn với tỷ lệ lỗi thậm chí còn thấp hơn.
Do đó, việc sử dụng nhiều công nghệ và vật liệu “rẻ” hơn sẽ cho phép tính toán lượng tử được đưa vào các kịch bản hàng ngày và điều chỉnh cho phù hợp với nhu cầu mà các máy tính thông thường hiện đang được sử dụng. Sau đó, chúng ta đang nói về việc đạt được kết quả vượt xa những gì chúng ta quen với việc có, do đó, sự thay đổi có thể rất lớn.
Vậy, bạn nghĩ gì về điều này? Đơn giản chỉ cần chia sẻ tất cả quan điểm và suy nghĩ của bạn trong phần bình luận bên dưới.
