Eksperimen Perintis Mengubah Komputer Kuantum Terbesar IBM menjadi Perangkat Keras Kuantum

Ilmuwan di Universitas Chicago telah memprogram komputer kuantum IBM menjadi sejenis bahan yang disebut eksiton terkondensasi. Kredit: IBM

Eksperimen perintis dapat membantu merancang bahan hemat energi.

Dalam studi revolusioner yang diterbitkan di Riset Tinjauan Fisik, sekelompok Universitas Chicago ilmuwan telah mengumumkan bahwa mereka telah mampu mengubah komputer kuantum terbesar IBM menjadi materi kuantum itu sendiri.

Mereka memprogram komputer sehingga berubah menjadi jenis materi kuantum yang disebut kondensat eksiton, yang baru saja didemonstrasikan baru-baru ini. Kondensor semacam itu telah diidentifikasi potensinya dalam teknologi masa depan karena dapat menghantarkan energi dengan kehilangan hampir nol.

“Alasan mengapa hal ini sangat menarik adalah karena hal itu menunjukkan bahwa Anda sendiri dapat menggunakan komputer kuantum sebagai eksperimen yang dapat diprogram,” kata rekan penulis makalah David Mazziotti, seorang profesor di Departemen Kimia, Institut James Franck dan Chicago Quantum Exchange, dan seorang ahli dalam struktur elektronik molekuler. “Ini bisa berfungsi sebagai alat untuk membangun material kuantum yang berpotensi berguna.”

Selama beberapa tahun, Mazziotti telah mengamati bagaimana para ilmuwan di seluruh dunia menjelajahi jenis keadaan dalam fisika yang disebut eksiton terkondensasi. Fisikawan sangat tertarik pada jenis fisika baru ini, sebagian karena penemuan masa lalu telah membentuk perkembangan teknologi penting; misalnya, keadaan seperti itu yang disebut superkonduktor membentuk dasar mesin MRI.

Meskipun eksiton kondensat telah diprediksi setengah abad yang lalu, hingga saat ini, tidak ada yang dapat melakukan pekerjaan laboratorium tanpa harus menggunakan medan magnet yang sangat kuat. Tetapi mereka membuat penasaran para ilmuwan karena mereka dapat mengangkut energi tanpa kehilangan apa pun – sesuatu yang tidak dapat dilakukan oleh materi lain yang kita ketahui. Jika fisikawan memahaminya dengan lebih baik, mungkin saja mereka akhirnya dapat membentuk dasar dari bahan yang sangat hemat energi.

“Ini bisa berfungsi sebagai alat untuk membangun material kuantum yang berpotensi berguna.”

Prof. David Mazziotti

Untuk membuat eksiton kondensat, para ilmuwan mengambil bahan yang terbuat dari kisi partikel, mendinginkannya hingga di bawah -270 derajat. Fahrenheit, dan koaksial untuk membentuk pasangan partikel yang disebut eksiton. Mereka kemudian menyebabkan pasangan terlibat – fenomena kuantum di mana jenis partikel terikat bersama. Tapi semuanya begitu rumit sehingga para ilmuwan mampu membuat eksiton terkondensasi beberapa kali.

“Kondensat eksiton adalah salah satu keadaan paling mekanika kuantum yang dapat Anda persiapkan,” kata Mazziotti. Ini berarti bahwa ini sangat, sangat jauh dari sifat klasik fisika sehari-hari yang biasa diperlakukan oleh para ilmuwan.

Masuk ke komputer kuantum. IBM membuat komputer kuantumnya tersedia bagi orang-orang di seluruh dunia untuk menguji algoritmanya; perusahaan setuju untuk “meminjamkan” terbesarnya, yang disebut Rochester, ke Chicago untuk percobaan.

Mahasiswa pascasarjana LeeAnn Sager dan Scott Smart telah menulis sekumpulan algoritme yang memperlakukan setiap keping kuantum Rochester sebagai sesuatu yang menarik. Komputer kuantum bekerja dengan menjalin bagian-bagiannya, jadi begitu komputer aktif, semuanya menjadi kondensat kegembiraan.

“Ini adalah hasil yang sangat bagus, sebagian karena kami menemukan bahwa karena suara dari komputer kuantum saat ini, kondensat tidak terlihat seperti kondensat besar, tetapi kumpulan kondensat yang lebih kecil,” katanya. Sager. “Saya tidak berpikir salah satu dari kita akan mengantisipasi itu.”

Mazziotti mengatakan studi tersebut menunjukkan bahwa komputer kuantum bisa menjadi platform yang berguna untuk mempelajari kondensat eksiton itu sendiri.

“Memiliki kemampuan memprogram komputer kuantum untuk bertindak sebagai kondensat eksiton dapat sangat membantu dalam menginspirasi atau mewujudkan potensi kondensat eksiton sebagai bahan hemat energi,” katanya.

Lebih dari itu, hanya mampu memprogram keadaan mekanika kuantum yang kompleks di komputer menandai kemajuan ilmiah yang penting.

Karena komputer kuantum sangat baru, para peneliti selalu mempelajari sejauh mana apa yang dapat kita lakukan dengannya. Tetapi satu hal yang telah kita ketahui sejak lama adalah bahwa ada fenomena alam tertentu yang hampir mustahil untuk dimodelkan pada komputer klasik.

“Pada komputer klasik, Anda harus memprogram elemen keacakan ini yang sangat penting dalam mekanika kuantum; tetapi komputer kuantum telah memasak secara acak secara intrinsik, “kata Sager.” Banyak sistem bekerja di atas kertas, tetapi mereka tidak pernah terbukti bekerja dalam praktiknya. Jadi untuk dapat menunjukkan bahwa Anda benar-benar dapat melakukannya – kami berhasil memprogram keadaan yang sangat berkorelasi di komputer kuantum – unik dan menarik. “

Referensi: “Preparation of a photon condensed exciton on a 53-qubit quantum computer” oleh LeeAnn M. Sager, Scott E. Smart, dan David A. Mazziotti, 9 November 2020, Riset Tinjauan Fisik.
DOI: 10.1103 / PhysRevResearch.2.043205

Pendanaan: Departemen Energi, Kantor Ilmu Energi Dasar, National Science Foundation, Kantor Riset Angkatan Darat A.S.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Diet junk food dapat meningkatkan risiko mengemudi berbahaya di antara pengemudi truk

Diet tidak sehat yang terkait dengan kelelahan yang lebih besar: Faktor kunci dalam peningkatan risiko kecelakaan, kata para peneliti. Pola makan yang tidak sehat dapat...

Fotosintesis buatan menjanjikan sumber energi yang bersih dan berkelanjutan

Manusia dapat melakukan banyak hal yang tidak dapat dilakukan oleh tumbuhan. Kita bisa berjalan, berbicara, mendengarkan, melihat dan menyentuh. Tetapi tanaman memiliki...

Es laut di pantai Arktik menipis secepat yang saya kira

Es Arktik yang menurun bisa dibilang salah satu korban terbesar perubahan iklim, dan dampaknya sangat luas, dari keadaan beruang kutub yang ikonik dan satwa...

Dinosaurus terbesar di Australia – “Titan Selatan” – baru saja memasuki buku rekor!

Kolaborasi Australia, "Titan Cooper Selatan." Penulis: Vlad Konstantinov, Scott Hoknul © Museum Sejarah Alam Eromanga Apa lapangan basket yang lebih tinggi dari b-double, dan...

Maju dengan roket SLS Moon raksasa, pertemuan dekat dengan Ganymede dan gerhana cincin api

Inti roket Space Launch System (SLS) seberat 188.000 pon telah naik ke peluncur bergerak, di antara dua pendorong roket padat. Kredit: NASA Bergerak maju...

Newsletter

Subscribe to stay updated.