«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

Не только брезгливость: Могут ли неприятные запахи нам навредить?

Представьте ситуацию: вы предвкушаете долгожданный ужин, аромат свежеприготовленной лапши щекочет ноздри… И тут ваш четвероногий друг решает внести свои «ароматные» коррективы в идиллию,...

Правда ли, что на Луне есть каньоны, созданные за минуты? Как астероид создал лунные аналоги Большого Каньона

Луна, наш молчаливый спутник, не перестает преподносить сюрпризы. Недавние исследования раскрыли удивительную историю двух гигантских каньонов, протянувшихся от места колоссального удара в районе...

Непризнанный предок человека, перевернувший представление об эволюции: столетие открытия Таунгского ребенка

Обнаружение ископаемого черепа, известного как «Таунгский ребенок», в 1924 году стало поворотным моментом в истории палеоантропологии. Найденный в известняковом карьере в Южной Африке и описанный...

Как в русских избах без использования сложнейших технологий удавалось сделать тёплые полы

Холодный пол в многоквартирном доме-знакомая проблема для жителей нижних этажей, особенно если подвал неотапливаемый. Даже ковры и тёплые носки не всегда спасают от леденящего холода, проникающего...

Как мы собственноручно обучаем искусственный интеллект

Вы когда-нибудь задумывались, почему интернет-сервисы просят вас подтвердить, что вы не робот? Почему вам приходится выбирать все изображения с пешеходными переходами, автобусами или дорожными...

Как создавать контент для соцсетей с помощью ИИ: бесплатные инструменты для визуалов и видео

Создание контента для социальных сетей — это не только творческий процесс, но и постоянная гонка за временем. Каждый день нужно придумывать что-то новое, чтобы удержать внимание...