Kvanttilaskennan vallankumous: Tutkijat löytävät uusia materiaaleja!

Kvanttilaskennan vallankumous: Tutkijat löytävät uusia materiaaleja!

Viime vuosina kvanttilaskenta on noussut yhdeksi lupaavimmista tutkimusalueista, joka voi mullistaa tiedonkäsittelyn. Tämän tekniikan ytimessä ovat kvanttibitit, jotka tunnetaan myös nimellä kubitit, jotka voivat olla useissa tiloissa samanaikaisesti superponoitumiskykynsä ansiosta. Vaikka perinteiset tietokoneet tallentavat tietoa bitteinä, jotka edustavat vain tiloja 0 tai 1, kubitit voivat olla superpositiossa ja siten lisätä merkittävästi laskentatehoa. [uni-kiel.de] raportoi, että kaksi kubittiä pystyvät edustamaan samanaikaisesti kaikkia neljää yhdistelmää (00, 01, 10, 11).

Yksi kvanttilaskennan tärkeimmistä haasteista on dekoherenssi, prosessi, joka vaikuttaa näiden kvantisuperpositioiden vakauteen. Professori tohtori Nahid Talebi Christian Albrechts -yliopistosta Kielistä selittää, että jäähdytys häiriöiden minimoimiseksi on hyödyllistä, mutta monimutkaista ja kallista. Nykyinen tutkimus keskittyy uusiin materiaaleihin, jotka voivat mahdollistaa stabiilien kvanttibittien korkeammissa lämpötiloissa.

Kuusikulmainen boorinitridi uutena materiaalina

Uusi tutkimus, joka julkaistiin 8. maaliskuuta 2025 Nature Communicationsissa, tutkii heksagonaalista boorinitridiä (hBN) lupaavana materiaalina kvanttitietosovelluksiin. Boorinitridin värikeskukset voivat lähettää valoa ja toimia kubitteina. Näiden värikeskusten koherenssi on kuitenkin epävakaa. Tutkimuspaperi, joka lähetettiin 14. tammikuuta 2025 ja tarkistettiin 10. helmikuuta 2025, on nimeltään "$V_{B} $ -keskipisteiden perustilaspin dekoherenssiaika kuusikulmaisessa boorinitridissä", ja sen ovat kirjoittaneet Fatemeh Tarighi Tabesh ja hänen kirjoittajansa. Tulokset osoittavat, että $V_{B}$ elektronin spinin Hahn-kaikukoherenssiaika huoneenlämpötilassa on noin 30 µs, mikä edustaa edistystä hBN:n vikojen dekoherenssin ymmärtämisessä ja luo perustan käytännön sovelluksille kvanttiteknologioissa. [arxiv.org]

Toinen tämän tutkimuksen olennainen näkökohta on uusi menetelmä, joka mahdollistaa boorinitridin vikojen spesifisen tuomisen superpositiotilaan ja lukemisen yksitellen. Tässä elektroniohjattua fotonilähdettä käytetään tuottamaan valon välähdyksiä, jotka tuovat vikoja superpositiotilaan. Nämä valon välähdykset kestävät puolitoista femtosekuntia, joten ne riittävät saavuttamaan halutut superpositiotilat.

Tulevaisuuden näkymät ja sovellukset

Kvanttilaskennan mahdollisuudet ulottuvat paljon perustutkimuksen ulkopuolelle. [das-wissen.de] selittää, että edistyminen tällä alalla voi tarjota ratkaisuja monimutkaisiin ongelmiin, jotka ovat perinteisten tietokoneiden ulottumattomissa. Sovelluksia voivat olla kryptografia, materiaalitiede, lääkkeet ja monimutkaiset optimointiongelmat. Kvanttikietoutuminen, jonka avulla kvanttibitit voivat muuttaa tilaa fyysisestä etäisyydestä riippumatta, on toinen merkittävä etu.

Yritykset, kuten Google, IBM ja Honeywell, ovat jo edistyneet merkittävästi ja saattaneet kvanttitietokoneita saataville pilvialustojen kautta. Tämän teknologian kaikkien mahdollisten hyötyjen hyödyntäminen edellyttää kuitenkin tieteidenvälistä yhteistyötä ja investointeja tutkimukseen ja kehitykseen. Haaste kubittien vakauden varmistamisesta on edelleen keskeinen kysymys, joka muokkaa kvanttilaskennan jatkokehitystä.