研究者は、量子コンピューターがより良く機能するのに役立つ記録的な冷蔵庫の開発に成功しました。
量子コンピューターの基本単位であるキュービットは、エラーなしで機能するために絶対ゼロに近い温度で保持する必要があります。
スウェーデンのチャーマーズ工科大学と米国のメリーランド大学の研究者によって開発された新しい冷却技術は、量子コンピューティングの可能性を最大限に引き出すことに近づくかもしれません。
チャーマーズ工科大学によると、今日使用されている希釈冷蔵庫と呼ばれる冷却システムは、絶対ゼロを超える約50ミリケルビンにQubitsをもたらします。
実験では、新しい量子冷蔵庫がQubitsを22ミリケルビンにもたらしました。これは、研究チームによると、室温の10,000倍の係数です。
マイナス273.15度に相当する絶対ゼロまたはゼロケルビンに近いほど、より信頼性の高い量子計算は可能になります。
しかし、温度が低くなるにつれて絶対ゼロに達することも難しくなります。
冷蔵庫は「完全に自律的」です
「温度が物理的にどのようなものであるかを考えると、それは本質的な振動についてだけです。そして、量子力学の法則に従って、それがまだまったく留まるまで、それがまだ留まるまで、それがまだ少ない状態になる状態に振動するオブジェクトを持ち込むことを考えることができます。次にユーロネウズ。
チームは、これらの振動を10,000倍小さくすることができました。
一定の外部制御を必要とする希釈冷蔵庫システムとは異なり、この量子冷蔵庫は、セットアップされると独自に動作します。
冷蔵庫は3つのキュービットを使用し、暖かい環境と寒い環境が特定の方法で相互作用して、冷却する必要がある量子コンピューターの一部であるターゲットキュービットから熱を除去するシステムに基づいて動作します。
「量子冷蔵庫の2つのキュービットの1つを介してチャネリングされた熱環境からのエネルギーは、ターゲットクビットからQuantum Crofrigeratorの2番目のキュービットに熱をポンプします。
「その冷たいキュービットは、ターゲットキットの熱が最終的に投棄される寒い環境に熱化されます」。
Gasparinettiは次のように付け加えました。「冷蔵庫は完全に自律的です。つまり、基本的には、機能するためにホットソースとコールドソースへの結合のみが必要です。これは、たとえば、正確にタイミングのあるパルスや他の形式の制御を必要とする他の手法とは対照的です」。
「基本的に、あなたはそれをオンにして、Qubitsが冷たくなり、それをオフにして計算を開始することができます」と彼は言いました。
理論から実践に熱力学をもたらす
量子物理学と熱力学を組み合わせた量子熱力学は、研究者によると、これまでのところ主に理論的であった分野です。
「過去50年間で、特にすべての電気部品ではありませんが、多くのコンポーネントを小型化しました」とGasparinetti氏は述べています。
「私たちは本当に、有用な量子機械、サーマルマシンを構築したいという願望を持っていました」と彼は付け加えました。
研究者は、この冷蔵庫が、量子コンピューターでのエラーがはるかに少なく、より長い間、Qubitsが作業するのに役立つと言います。
チームは、0.02から0.01のエラー率から20倍の量子コンピューティングのエラー率を削減することができました。
これは小さいように見えるかもしれませんが、研究者は、量子コンピューティングの信頼できる計算を確保するためにエラーを最小限に抑えることが重要であると言います。
より多くの作業を行う必要があります
量子コンピューターは、医学、エネルギー、暗号化、AI、ロジスティクスの用途を使用して、社会のさまざまな分野で基本的な技術に革命をもたらす可能性があります。
ただし、研究者は、量子コンピューターが問題を解決できるように、より多くの作業を行う必要があると述べています。
「これらのマシンは、有用になる前に多くのことをより良くする必要があります。また、これらのリソースを使用する方法を見つけることも良くなる必要があります。量子リソースを活用して有用な計算を行い、有用な問題を解決する方法を完全には理解していません」とGasparinetti氏は述べています。
Gasparinettiはまた、量子コンピューターがラップトップのような古典的なコンピューターを置き換えるという広範な誤解があると言います。
代わりに、古典的なコンピューターを強化して、ロジスティクスや創薬に関連する非常に具体的な問題を解決するテクノロジーであり、量子コンピューターを操作するには古典的なコンピューターが必要です。
「私たちが実際に行ったような実験は、量子コンポーネントに非常に近い機能性をより多く持つことができることを示しています。これは、将来的にもっと見られる傾向だと思います」
研究者は、より多くの量子自律マシンを開発できることを願っています。
「次の質問は、他にどのような問題を自律的に解決できるかということです。」
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