«Кот Шрёдингера» на кремниевом чипе: как квантовые инженеры создали новый вид квантовых вычислений

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Рассуждения | Наука и космос

Представьте себе кота, который одновременно жив и мёртв. Звучит как абсурд, правда? Но именно такой образ лежит в основе одного из самых известных мысленных экспериментов квантовой физики — кота Шрёдингера. И вот, инженеры из австралийского Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) не только «поймали» этого мифического кота, но и поместили его внутрь обычного кремниевого чипа. Зачем? Чтобы продвинуться на пути создания квантового компьютера, способного перевернуть мир вычислений.

Немного о квантовом «беспорядке»

Квантовый мир, честно говоря, довольно странное место. В отличие от нашего макромира, где объекты имеют чётко определённые состояния, квантовые частицы могут существовать в так называемой суперпозиции — одновременно находиться в нескольких состояниях. Именно эта концепция и легла в основу эксперимента с котом Шрёдингера. Атом, который может быть одновременно распавшимся и нераспавшимся, приводит к абсурдной, но логичной, с точки зрения квантовой механики, мысли о коте, одновременно живом и мёртвом.

Квантовый «Кот Шрёдингера», иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com

Но, конечно, настоящий кот не может быть одновременно и тем, и другим. Это лишь мысленный эксперимент, показывающий, насколько «нелогичен» квантовый мир. И вот здесь-то и кроется суть работы австралийских инженеров. Они создали аналог этого квантового «беспорядка» внутри кремниевого чипа, используя атом сурьмы.

Сурьма — наш «пушистый» проводник в квантовый мир

Вместо обычных кубитов (базовых единиц квантовой информации, которые могут быть в состоянии 0 или 1), учёные использовали атом сурьмы. И тут всё становится гораздо интереснее. Атом сурьмы имеет так называемый ядерный спин, способный принимать целых восемь различных направлений, а не только два, как в случае с кубитом. Знаете, что это значит? Это значит, что информация, хранящаяся в таком «атомном коте», гораздо более устойчива к ошибкам.

Представьте себе, что у вас есть обычный переключатель с двумя положениями: «включено» и «выключено». Если случайно задеть переключатель, то он тут же изменит своё состояние, а вся информация, которую он нёс, будет потеряна. Но, если у вас есть переключатель с восемью положениями, то для изменения его состояния, потребуется гораздо больше усилий. Именно по такому принципу и работает квантовый «кот» из атома сурьмы.

Компьютер, который не боится ошибок

Ошибки — главная проблема на пути создания квантовых компьютеров. Из-за квантовых эффектов, информация в кубитах очень хрупкая и легко подвержена искажениям. Атом сурьмы, со своим многогранным спином, предлагает решение этой проблемы. Даже если произойдёт какая-то «неполадка», информацию можно будет восстановить, так как «атомный кот» будет оставаться «живым» в большинстве случаев.

В чём же дело? Дело в том, что если «0» закодирован как «мёртвый кот», а «1» как «живой кот», то требуется не одна, а целая серия ошибок, чтобы исказить информацию. Это как с котом, у которого, как известно, семь жизней!

Квантовый чип, иллюстрация
Автор: ИИ Copilot Designer//DALL·E 3 Источник: www.bing.com
Внутри кремниевой «коробки»

Учёные смогли не просто создать этого квантового «кота», но и поместить его в кремниевый чип — тот самый материал, из которого сделаны наши смартфоны и компьютеры. Почему это так важно? Потому что это означает, что в будущем, квантовые компьютеры можно будет создавать, используя уже существующие технологии. По сути, это огромный шаг к масштабированию квантовых вычислений.

Созданный чип позволяет контролировать квантовое состояние атома сурьмы, буквально «играть» с его жизнью и смертью. Это даёт учёным возможность не просто изучать квантовые явления, но и применять их на практике.

Заглядывая в будущее

Этот прорыв — это не просто демонстрация эффектного мысленного эксперимента. Это серьёзный шаг к созданию квантовых компьютеров, которые будут способны решать задачи, недоступные современным вычислительным машинам. А что дальше? Дальше, учёные планируют сфокусироваться на обнаружении и исправлении квантовых ошибок, ведь это — ключевой момент для создания стабильного квантового компьютера.

В каком-то смысле, эта работа — результат международного сотрудничества и смелого взгляда в будущее, где квантовые технологии станут частью нашей повседневной жизни. Квантовый кот в кремниевой ловушке — это лишь начало долгого и захватывающего путешествия.

1 комментарий

С
Мои носки тоже в состоянии суперпозиции. Когда я надеваю правый второй мгновенно становится левым)

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

От дома до горизонта: как далеко кошки уходят, гуляя на улице?

Когда кошки гуляют на улице, они часто оказываются в поисках новых мест, запахов и возможностей для исследования. Однако, сколько километров могут пройти кошки, и насколько далеко они могут отойти...

Как не стоит заряжать смартфон? Несколько ошибок, которые нужно избегать

Зарядка смартфона кажется простой задачей, но неправильные привычки могут сократить срок службы батареи или даже навредить самому устройству. Разберём ключевые ошибки, которых стоит избегать....

Марс обретает земные черты? Сейсмика намекает на твердое внутреннее ядро

Вы когда-нибудь задумывались о том, что скрывается в недрах Марса? На протяжении десятилетий мы пытались разгадать эту загадку, изучая его поверхность и орбиту. Но теперь, благодаря новым...

Да Винчи знал: Под замком Сфорца нашли туннели, упомянутые в его записях

Замок Сфорца, величественно возвышающийся над Миланом, — не просто архитектурное чудо, но и живой свидетель эпох, переплетение истории и искусства. На протяжении столетий он привлекал к...

Почему небольшая Дания контролирует самый большой остров мира — Гренландию: как так получилось

Мировое внимание снова приковано к Гренландии — самому большому острову на планете. Этот суровый край с бескрайними льдами находится частично под контролем Дании. Но как получилось, что...

Загадочная гора Рорайма: настоящий затерянный мир, где все животные черного цвета

Гора Рорайма, расположенная на границе трех стран Южной Америки, представляет собой уникальное природное образование, которое вдохновило английского писателя Артура Конана Дойля на создание романа...