Revolūcija kvantu skaitļošanā: pētnieki atklāj jaunus materiālus!

Revolūcija kvantu skaitļošanā: pētnieki atklāj jaunus materiālus!

Pēdējos gados kvantu skaitļošana ir kļuvusi par vienu no daudzsološākajām pētniecības jomām, kas varētu mainīt informācijas apstrādi. Šīs tehnoloģijas pamatā ir kvantu biti, kas pazīstami arī kā kubiti, kas vienlaikus var ieņemt vairākus stāvokļus, pateicoties spējai pārklāties. Kamēr klasiskie datori uzglabā informāciju bitos, kas attēlo tikai stāvokli 0 vai 1, kubiti var būt superpozīcijas stāvoklī un tādējādi ievērojami palielināt skaitļošanas jaudu. [uni-kiel.de] ziņoja, ka divi kubiti spēj vienlaikus attēlot visas četras kombinācijas (00, 01, 10, 11).

Viens no galvenajiem izaicinājumiem kvantu skaitļošanā ir dekoherence, process, kas ietekmē šo kvantu superpozīciju stabilitāti. Profesors Dr. Nahids Talebi no Ķīles Kristiana Albrehta universitātes skaidro, ka dzesēšana, lai samazinātu traucējumus, ir noderīga, taču sarežģīta un dārga. Pašreizējie pētījumi ir vērsti uz jauniem materiāliem, kas var nodrošināt stabilus kvantu bitus augstākā temperatūrā.

Sešstūrains bora nitrīds kā jauns materiāls

Jauns pētījums, kas publicēts 2025. gada 8. martā Nature Communications, pēta sešstūra bora nitrīdu (hBN) kā daudzsološu materiālu kvantu informācijas lietojumiem. Krāsu centri bora nitrīdā var izstarot gaismu un darboties kā kubiti. Tomēr šo krāsu centru saskaņotība ir nestabila. Pētījuma dokuments, kas iesniegts 2025. gada 14. janvārī un pārskatīts 2025. gada 10. februārī, ir nosaukts “$V_{B}$ centru pamatstāvokļa griešanās dekoherences laiks sešstūra bora nitrīdā”, un tā autore ir Fatemeh Tarighi Tabesh un viņas līdzautori. Rezultāti liecina, ka $V_{B}$ elektronu griešanās Hāna atbalss koherences laiks istabas temperatūrā ir aptuveni 30 µs, kas ir sasniegums hBN defektu dekoherences izpratnē un ir pamats praktiskiem pielietojumiem kvantu tehnoloģijās. [arxiv.org]

Vēl viens būtisks šī pētījuma aspekts ir jaunā metode, kas ļauj īpaši novest bora nitrīda defektus superpozīcijas stāvoklī un nolasīt tos atsevišķi. Šeit tiek izmantots elektronu vadīts fotonu avots, lai radītu gaismas uzliesmojumus, kas rada defektus superpozīcijas stāvoklī. Šie gaismas uzplaiksnījumi ilgst pusotru femtosekundi, tāpēc ar tiem pietiek, lai sasniegtu vēlamos superpozīcijas stāvokļus.

Nākotnes perspektīvas un pielietojumi

Kvantu skaitļošanas potenciāls sniedzas daudz tālāk par fundamentāliem pētījumiem. [das-wissen.de] skaidro, ka sasniegumi šajā jomā var sniegt risinājumus sarežģītām problēmām, kuras nav pieejamas tradicionālajiem datoriem. Lietojumprogrammas varētu ietvert kriptogrāfiju, materiālu zinātni, farmāciju un sarežģītas optimizācijas problēmas. Vēl viena būtiska priekšrocība ir kvantu sapīšanās, kas ļauj kvantu bitiem mainīt stāvokli neatkarīgi no fiziskā attāluma.

Tādi uzņēmumi kā Google, IBM un Honeywell jau ir panākuši ievērojamu progresu, padarot kvantu datorus pieejamus, izmantojot mākoņa platformas. Tomēr, lai pilnībā izmantotu šīs tehnoloģijas potenciālos ieguvumus, ir nepieciešama starpdisciplināra sadarbība un ieguldījumi pētniecībā un attīstībā. Izaicinājums nodrošināt kubitu stabilitāti joprojām ir galvenais jautājums, kas veidos kvantu skaitļošanas turpmāko attīstību.