Superprovodno kvantno računarstvo
Superprovodno kvantno računarstvo je implementacija kvantnog računara u superprovodljiva elektronska kola. Istraživanja u superprovodljivom kvantnom računarstvu provode kompanije kao što su Google,[1] IBM,[2] IMEC,[3] BBN Technologies,[4] Rigetti,[5] i Intel.[6] Po podacima iz maja 2016., do devet potpuno kontrolisanih kubita je demonstrirano u 1D nizu,[7] i do šesnaest u 2D arhitekturi.[2]
U oktobru 2019, Martinis grupa, koja je bila u partnerstvu sa Google-om, objavila je članak koji po prvi put demonstrira kvantnu nadmoć, koristeći čip sa 53 superprovodljiva kubita.[8]
Više od dvije hiljade superprovodljiivih kubita nalazi se u komercijalnom proizvodu D-Wave Systems-a, međutim ovi kubiti implementiraju kvantno žarenje umjesto univerzalnog modela kvantnog izračunavanja.
Pozadina[uredi | uredi izvor]
Klasični modeli računanja oslanjaju se na fizičke implementacije u skladu sa zakonima klasične mehanike.[10] Poznato je, međutim, da je klasični opis tačan samo za specifične sisteme sa velikim količinama atoma, dok opštiji opis prirode daje kvantna mehanika. Kvantno računanje proučava primjenu kvantnih fenomena, koji su izvan okvira klasične aproksimacije, za obradu informacija i komunikaciju. Postoje različiti modeli kvantnog izračunavanja, međutim najpopularniji modeli uključuju koncepte kubita i kvantnih kapija. Kubit je generalizacija bita - sistema sa dva moguća stanja, koji oba mogu biti u kvantnoj superpoziciji. Kvantna kapija je generalizacija logičke kapije: opisuje transformaciju koju će jedan ili više kubita doživjeti nakon što se kapija primijeni na njih, s obzirom na njihovo početno stanje. Fizička implementacija kubita i kapija je teška, iz istih razloga iz kojih je kvantne fenomene teško uočiti u svakodnevnom životu. Jedan pristup je implementacija kvantnih kompjutera u superprovodnike, gdje kvantni efekti postaju makroskopski, iako po cijeni ekstremno niskih radnih temperatura.
U superprovodniku, osnovni nosioci naboja su parovi elektrona (poznati kao Cooperovi parovi), a ne pojedinačni elektroni u normalnom provodniku.[11] Ukupni spin Cooperovog para je cijeli broj, tako da su Cooperovi parovi bozoni (dok su pojedinačni elektroni u normalnom provodniku fermioni). Ohlađenim bozonima, za razliku od ohlađenih fermiona, dozvoljeno je da zauzmu jedan kvantni energetski nivo, u efektu poznatom kao Bose-Einstein kondenzat. U klasičnoj interpretaciji to bi odgovaralo više čestica koje zauzimaju istu poziciju u prostoru i imaju jednak impuls, efektivno se ponašajući kao jedna čestica.
Uređaji su tipično dizajnirani u radio-frekvencijskom spektru, hlađeni u frižiderima za razblaživanje ispod 15 mK (mili Kelvina) i adresirani sa konvencionalnim elektronskim instrumentima, npr. sintetizatori frekvencije i analizatori spektra. Tipične dimenzije na mikrometarskoj skali, sa submikrometarskom rezolucijom, omogućavaju pogodan dizajn kvantnog Hamiltonijana sa dobro uspostavljenom tehnologijom integrisanog kola.
Reference[uredi | uredi izvor]
- ^ Castelvecchi, Davide (5. 1. 2017). "Quantum computers ready to leap out of the lab in 2017". Nature. 541 (7635): 9–10. Bibcode:2017Natur.541....9C. doi:10.1038/541009a.
- ^ a b "IBM Makes Quantum Computing Available on IBM Cloud". www-03.ibm.com. 4. 5. 2016.
- ^ "Imec enters the race to unleash quantum computing with silicon qubits". www.imec-int.com (jezik: engleski). Pristupljeno 10. 11. 2019.
- ^ Colm A. Ryan, Blake R. Johnson, Diego Ristè, Brian Donovan, Thomas A. Ohki, "Hardware for Dynamic Quantum Computing", arXiv:1704.08314v1
- ^ "Rigetti Launches Quantum Cloud Services, Announces $1Million Challenge". HPCwire (jezik: engleski). 7. 9. 2018. Pristupljeno 16. 9. 2018.
- ^ "Intel Invests US$50 Million to Advance Quantum Computing | Intel Newsroom". Intel Newsroom.
- ^ Kelly, J.; Barends, R.; Fowler, A. G.; Megrant, A.; Jeffrey, E.; White, T. C.; Sank, D.; Mutus, J. Y.; Campbell, B. (4. 3. 2015). "State preservation by repetitive error detection in a superconducting quantum circuit". Nature. 519 (7541): 66–69. arXiv:1411.7403. Bibcode:2015Natur.519...66K. doi:10.1038/nature14270. PMID 25739628.
- ^ Arute, Frank; Arya, Kunal; Babbush, Ryan; Bacon, Dave; Bardin, Joseph C.; Barends, Rami; Biswas, Rupak; Boixo, Sergio; Brandao, Fernando G. S. L. (oktobar 2019). "Quantum supremacy using a programmable superconducting processor". Nature. 574 (7779): 505–510. arXiv:1910.11333. Bibcode:2019Natur.574..505A. doi:10.1038/s41586-019-1666-5. PMID 31645734.
- ^ Gambetta, J. M.; Chow, J. M.; Steffen, M. (2017). "Building logical qubits in a superconducting quantum computing system". NPJ Quantum Information. 3 (1): 2. Bibcode:2017npjQI...3....2G. doi:10.1038/s41534-016-0004-0.
- ^ Dayal, Geeta. "LEGO Turing Machine Is Simple, Yet Sublime". WIRED.
- ^ "Cooper Pairs".