Cetak Biru Baru untuk Lebih Baik, Qubit Lebih Cepat

Para peneliti di Paul Scherrer PSI Institute telah mempresentasikan rencana terperinci tentang bagaimana bit kuantum yang lebih cepat dan lebih baik – qubit – dapat dibuat. Unsur sentral adalah atom magnet dari kelas yang disebut logam tanah jarang, yang akan ditanamkan secara selektif dalam kisi kristal suatu bahan. Masing-masing atom ini mewakili qubit. Para peneliti telah menunjukkan bagaimana qubit ini dapat diaktifkan, kusut, digunakan sebagai memory stick, dan dapat dibaca. Sekarang mereka telah mempublikasikan konsep desain dan perhitungan pendukungnya di majalah File PRX.

Dalam cara komputer kuantum, persyaratan awal adalah membuat apa yang disebut bit kuantum atau “qubit”: bit memori yang dapat, tidak seperti bit klasik, mengasumsikan tidak hanya nilai biner dari nol dan satu, tetapi bahkan sembarang kombinasi dari negara bagian ini. “Dengan ini, jenis baru komputasi dan transformasi data menjadi mungkin, yang untuk aplikasi tertentu berarti akselerasi daya komputasi yang sangat besar,” jelas peneliti PSI Manuel Grimm, penulis pertama artikel baru tentang topik qubit.

Manuel Grimm

Manuel Grimm adalah seorang fisikawan teoretis di Institut Paul Scherrer dan bekerja di atas dasar pembangunan komputer kuantum masa depan. Kredit: Institut Paul Scherrer / Markus Fischer

Penulis menjelaskan bagaimana bit logika dan operasi dasar komputer di atasnya dapat dilakukan dalam padatan magnet: qubit akan berada pada atom individu dari kelas elemen tanah jarang, terintegrasi dalam jaringan, kristal bahan host. Berdasarkan fisika kuantum, penulis menghitung bahwa spin nuklir atom tanah jarang akan cocok untuk digunakan sebagai pembawa informasi, yaitu qubit. Mereka juga mengusulkan bahwa pulsa laser yang ditargetkan untuk sementara waktu dapat mentransfer informasi ke atomelektron dan dengan demikian mengaktifkan qubit, sehingga informasinya menjadi terlihat oleh atom sekitarnya. Dua qubit yang diaktifkan berkomunikasi satu sama lain dan dengan demikian dapat “terjalin”. Keterikatan adalah properti khusus sistem kuantum dari banyak partikel atau qubit yang penting untuk komputer kuantum: Hasil pengukuran qubit bergantung langsung pada hasil pengukuran qubit lain, dan sebaliknya.

Lebih cepat berarti tidak terlalu rentan terhadap kesalahan

Para peneliti mendemonstrasikan bagaimana qubit ini dapat digunakan untuk menghasilkan gerbang logika, khususnya “gerbang yang TIDAK dikontrol” (gerbang CNOT). Gerbang logika adalah blok dasar yang bahkan digunakan komputer klasik untuk membuat perhitungan. Jika beberapa port CNOT dan port qubit tunggal digabungkan, operasi komputasi apa pun yang memungkinkan menjadi mungkin. Jadi mereka membentuk dasar untuk komputer kuantum.

Makalah ini bukan yang pertama menawarkan gerbang logika berbasis kuantum. “Metode kami untuk mengaktifkan dan melibatkan qubit, bagaimanapun, memiliki keunggulan yang menentukan dibandingkan proposal serupa sebelumnya: Ini setidaknya sepuluh kali lebih cepat,” kata Grimm. Keuntungannya, bagaimanapun, bukan hanya kecepatan yang dapat dihitung oleh komputer kuantum berdasarkan konsep ini; di atas segalanya, ini berkaitan dengan kerentanan sistem terhadap kesalahan. “Qubit tidak terlalu stabil. Jika proses keterjeratan terlalu lambat, ada kemungkinan lebih besar bahwa beberapa qubit akan kehilangan informasinya di masa mendatang, “jelas Grimm. Pada akhirnya, apa yang ditemukan oleh para peneliti PSI adalah cara untuk membuat komputer jenis ini menjadi kuantum. Tidak hanya setidaknya sepuluh kali lebih cepat daripada sistem yang sebanding, tetapi juga kurang rentan terhadap kesalahan oleh faktor yang sama.

Referensi: “Komputasi Kuantum Universal Menggunakan Fungsi Gelombang Elektron Nuklir Ion Bumi Langka” oleh Manuel Grimm, Adrian Beckert, Gabriel Aeppli dan Markus Müller, 21 Januari 2021, Seperti PRX.
DOI: 10.1103 / PRXQuantum.2.010312

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Skrining sinar-X mengidentifikasi obat yang menjanjikan untuk pengobatan COVID-19

Sebuah tim peneliti, termasuk ilmuwan MPSD, telah mengidentifikasi beberapa kandidat untuk melawan obat tersebut SARS-CoV-2 coronavirus menggunakan sumber cahaya sinar-X PETRA III di German...

Teori konspirasi memengaruhi perilaku kita – bahkan jika kita tidak mempercayainya!

Paling tidak karena COVID-19 pandemi, teori konspirasi lebih relevan dari sebelumnya. Mereka diberitakan dan didiskusikan di hampir semua media dan komunikasi. Tapi...

“Doodle Ringan” Nyata dalam Waktu Nyata

Para peneliti di Tokyo Metropolitan University telah merancang dan menerapkan algoritme yang disederhanakan untuk mengubah garis yang digambar secara bebas menjadi hologram pada CPU...

Teleskop Webb NASA menyertakan tabir surya seukuran lapangan tenis untuk perjalanan jutaan kilometer

Kedua wajah tabir surya James Webb Space Telescope dinaikkan secara vertikal untuk mempersiapkan pelipatan lapisan tabir surya. Kredit: NASA / Chris Gunn Insinyur bekerja...

Mineralogi Hangat Global Mengelola Pusat Perlindungan Kehidupan Batin

Tim lapangan DeMMO dari kiri ke kanan: Lily Momper, Brittany Kruger, dan Caitlin Casar mengambil sampel air yang meledak dari toilet DeMMO. Pendanaan:...

Newsletter

Subscribe to stay updated.