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

36 galaksi kerdil secara bersamaan memiliki “baby boom” bintang baru

Penemuan tak terduga Rutgers menantang teori modern tentang bagaimana galaksi tumbuh, dan dapat meningkatkan pemahaman kita tentang alam semesta. Penulis: Universitas Rutgers-New Brunswick Sungguh...

Banyak pasien dengan COVID-19 menghasilkan respons imun yang menyerang jaringan dan organ mereka sendiri.

Sebuah studi yang dipimpin oleh University of Birmingham, yang didanai oleh Konsorsium Imunologi Coronavirus Inggris, menemukan bahwa banyak pasien dengan COVID-19 menimbulkan respons kekebalan...

Sains mudah dibuat: apa itu neutrino steril?

Neutrino steril adalah jenis neutrino khusus yang telah diusulkan untuk menjelaskan beberapa hasil eksperimen yang tidak terduga, tetapi belum ditemukan secara pasti. Para...

Kekeringan jangka panjang mengambil alih AS bagian barat – Tanah dan tanaman berjatuhan

5 Juni 2021 Untuk tahun kedua berturut-turut, kekeringan melanda sebagian besar wilayah Amerika Serikat dari Pegunungan Rocky hingga Pantai Pasifik. Untuk tahun kedua berturut-turut, kekeringan melanda...

Energi matahari dan angin dapat meredakan konflik di sekitar bendungan Renaisans Ethiopia di timur laut Afrika

Megaplatinum terletak di Ethiopia, dekat perbatasan dengan Sudan. Ini adalah pembangkit listrik tenaga air terbesar di Afrika. Penulis: © Google Sebuah studi baru...

Newsletter

Subscribe to stay updated.