Эти специализированные аналоговые компьютеры, также известные как "квантовые симуляторы", работают, используя квантово-механические свойства наноразмерных компонентов в своих схемах Они позволяют симулировать конкретные модели в квантовой физике, что позволяет решать ранее недостижимые проблемы.
Читайте на сайте Ученые создали притягивающий луч, как в фантастических фильмах об инопланетянах
Попробуем объяснить простыми словами
Квантовые симуляторы похожи на крохотные суперумные компьютеры, которые помогают нам решать проблемы, с которыми обычные компьютеры не справляются. Они работают по принципам квантовой механики, которая помогает им вести себя как объекты или явления, которые они пытаются выяснить, чтобы найти ответы (т.е. симулирующие свое поведение). Ученые используют их, чтобы узнать действительно большие, сложные вещи, которые нас окружают.
Почему это открытие действительно важно
Новая архитектура Quantum Simulator подразумевает гибридные металло-полупроводниковые компоненты, встроенные в наноэлектронную схему.
Одной из таких проблем, которая давно интересует ученых, лучше понимание сверхпроводимости. Существующие сверхпроводящие материалы работают только при очень низких температурах, что ограничивает их широкое применение. Открытие материалов, сверхпроводящих при комнатной температуре, сделало бы революцию в использовании этих материалов во многих технологиях.
Как квантовые симуляторы применили на практике
Все просто, хотя, на первый взгляд, таким не кажется. Основная идея этих аналоговых устройств заключается в создании своеобразной аппаратной аналогии к решаемой проблеме, а не в написании кода для программируемого цифрового компьютера. Сконструировав электронные схемы с наноразмерными компонентами, управляемыми законами квантовой механики, исследователи смогли смоделировать объемную квантовую материю и сконструировать новые микроскопические квантовые взаимодействия.
Чтобы продемонстрировать мощность аналоговых квантовых вычислений, исследователи сначала изучили простую схему, состоящую из двух квантовых компонентов, соединенных вместе. Изменяя электрическое напряжение, они смогли создать новое состояние вещества, в котором электроны обладают только 1/3 частью своего обычного электрического заряда.
Это революционное открытие может привести к созданию нового поколения масштабируемых твердотельных аналоговых квантовых компьютеров, которые смогут моделировать более сложные системы, чем современные компьютеры.
Некоторые проблемы просто слишком сложны для решения даже самых быстрых цифровых классических компьютеров. Точное моделирование сложных квантовых материалов, таких как высокотемпературные сверхпроводники, является действительно важным примером, такой вид вычислений находится далеко за пределами текущих возможностей через экспоненциальное время вычислений и требования к памяти, необходимые для симуляции свойств реалистичных моделей.
– сказал д-р Эндрю Митчелл, директор Центра квантовой инженерии, науки и технологий UCD и соавтор статьи.
Интересно Гравитационные волны помогут нам заглянуть в прошлое
Этот новый тип квантового компьютера знаменует важную веху в области квантовых вычислений и имеет огромный потенциал для решения некоторых из важнейших нерешенных проблем в физике. Исследователи надеются, что, масштабируя свой квантовый симулятор с двух до многих наноразмерных компонентов, они смогут моделировать гораздо более сложные системы и глубже понять физический мир.