Key Takeaways
- Membuat komputer kuantum praktis dapat bergantung pada penemuan cara yang lebih baik untuk menggunakan bahan superkonduktor yang tidak memiliki hambatan listrik.
- Para peneliti di Laboratorium Nasional Oak Ridge telah menemukan metode untuk menemukan elektron yang terhubung dengan sangat presisi.
- Komputer kuantum superkonduktor saat ini mengalahkan teknologi pesaing dalam hal ukuran prosesor.
Komputer kuantum praktis akan segera hadir dengan implikasi mendalam untuk segala hal mulai dari penemuan obat hingga pemecahan kode.
Dalam langkah menuju pembuatan mesin kuantum yang lebih baik, para peneliti di Laboratorium Nasional Oak Ridge baru-baru ini mengukur arus listrik antara ujung logam yang tajam secara atom dan superkonduktor. Metode baru ini dapat menemukan elektron terkait dengan presisi ekstrem dalam suatu gerakan yang dapat membantu mendeteksi jenis superkonduktor baru, yang tidak memiliki hambatan listrik.
"Sirkuit superkonduktor adalah yang terdepan saat ini untuk membangun bit kuantum (qubit) dan gerbang kuantum dalam perangkat keras, " Toby Cubitt, direktur Phasecraft, sebuah perusahaan yang membangun algoritme untuk aplikasi kuantum, mengatakan kepada Lifewire dalam email wawancara. "Qubit superkonduktor adalah sirkuit listrik solid-state, yang dapat dirancang dengan akurasi dan fleksibilitas tinggi."
Aksi Seram
Komputer kuantum memanfaatkan fakta bahwa elektron dapat melompat dari satu sistem ke sistem lain melalui ruang angkasa menggunakan sifat misterius fisika kuantum. Jika sebuah elektron berpasangan dengan elektron lain tepat di titik pertemuan logam dan superkonduktor, itu bisa membentuk apa yang disebut pasangan Cooper. Superkonduktor juga melepaskan jenis partikel lain ke dalam logam, yang dikenal sebagai refleksi Andreev. Para peneliti mencari refleksi Andreev ini untuk mendeteksi pasangan Cooper.
Universitas A alto / Jose Lado
Para ilmuwan Oak Ridge mengukur arus listrik antara ujung logam yang tajam secara atomik dan superkonduktor. Pendekatan ini memungkinkan mereka mendeteksi jumlah pantulan Andreev yang kembali ke superkonduktor.
Teknik ini menetapkan metodologi baru yang kritis untuk memahami struktur kuantum internal jenis superkonduktor eksotis yang dikenal sebagai superkonduktor tidak konvensional, yang berpotensi memungkinkan kita untuk mengatasi berbagai masalah terbuka dalam bahan kuantum, Jose Lado, asisten profesor di Universitas A alto, yang memberikan dukungan teoretis untuk penelitian tersebut, mengatakan dalam rilis berita.
Igor Zacharov, seorang ilmuwan peneliti senior di Quantum Information Processing Laboratory, Skoltech di Moskow, mengatakan kepada Lifewire melalui email bahwa superkonduktor adalah keadaan materi di mana elektron tidak kehilangan energi dengan hamburan pada inti ketika melakukan arus listrik dan arus listrik dapat mengalir tanpa henti.
"Sementara elektron atau inti memiliki keadaan kuantum yang dapat dimanfaatkan untuk komputasi, arus superkonduktor berperilaku sebagai unit kuantum makro dengan sifat kuantum," tambahnya. "Oleh karena itu, kami memulihkan situasi di mana keadaan makro materi dapat digunakan untuk mengatur pemrosesan informasi sementara itu memiliki efek kuantum nyata yang dapat memberikan keuntungan komputasi."
Salah satu tantangan terbesar dalam komputasi kuantum saat ini berkaitan dengan bagaimana kita dapat membuat kinerja superkonduktor menjadi lebih baik.
Masa Depan Superkonduktor
Komputer kuantum superkonduktor saat ini mengalahkan teknologi pesaing dalam hal ukuran prosesor, kata Cubitt. Google mendemonstrasikan apa yang disebut "supremasi kuantum" pada perangkat superkonduktor 53-qubit pada tahun 2019. IBM baru-baru ini meluncurkan komputer kuantum dengan 127 qubit superkonduktor, dan Rigetti telah mengumumkan chip superkonduktor 80-qubit.
"Semua perusahaan perangkat keras kuantum memiliki peta jalan ambisius untuk menskalakan komputer mereka dalam waktu dekat," tambah Cubitt. "Ini telah didorong oleh berbagai kemajuan dalam bidang teknik, yang memungkinkan pengembangan desain dan pengoptimalan qubit yang lebih canggih. Tantangan terbesar untuk teknologi khusus ini adalah meningkatkan kualitas gerbang, yaitu, meningkatkan akurasi yang digunakan prosesor. dapat memanipulasi informasi dan menjalankan komputasi."
Superkonduktor yang lebih baik mungkin menjadi kunci untuk membuat komputer kuantum yang praktis. Michael Biercuk, CEO perusahaan komputasi kuantum Q-CTRL, mengatakan dalam sebuah wawancara email bahwa sebagian besar sistem komputasi kuantum saat ini menggunakan paduan niobium dan aluminium, di mana superkonduktivitas ditemukan pada 1950-an dan 1960-an.
"Salah satu tantangan terbesar dalam komputasi kuantum saat ini berkaitan dengan bagaimana kita dapat membuat kinerja superkonduktor menjadi lebih baik lagi," tambah Biercuk. "Misalnya, pengotor dalam komposisi kimia atau struktur logam yang disimpan dapat menyebabkan sumber kebisingan dan penurunan kinerja di komputer kuantum - ini mengarah pada proses yang dikenal sebagai dekoherensi di mana 'kuantitas' sistem hilang."
Komputasi kuantum membutuhkan keseimbangan antara kualitas qubit dan jumlah qubit, jelas Zacharov. Setiap kali qubit berinteraksi dengan lingkungan, seperti menerima sinyal untuk 'pemrograman', qubit dapat kehilangan status terjeratnya.
"Meskipun kami melihat kemajuan kecil di setiap arah teknologi yang ditunjukkan, menggabungkannya menjadi perangkat kerja yang baik masih sulit dipahami," tambahnya.
The 'Holy Grail' komputasi kuantum adalah perangkat dengan ratusan qubit dan tingkat kesalahan yang rendah. Para ilmuwan tidak dapat menyetujui bagaimana mereka akan mencapai tujuan ini, tetapi satu jawaban yang mungkin adalah menggunakan superkonduktor.
"Meningkatnya jumlah qubit dalam perangkat superkonduktor silikon menekankan kebutuhan akan mesin pendingin raksasa yang dapat mendorong volume operasional besar mendekati suhu nol mutlak," kata Zacharov.
