Достижения в области материалов — ключ к развитию квантового оборудования

Новое исследование подчеркивает необходимость улучшения материалов в аппаратном обеспечении, которое используется для создания квантовых компьютеров, если эти футуристические устройства должны превзойти возможности компьютеров, которые мы используем сегодня.


Исследование, опубликованное в журнале Наука Международная группа исследовала состояние исследований аппаратного обеспечения квантовых вычислений с целью проиллюстрировать проблемы и возможности, стоящие перед учеными и инженерами.

В то время как обычные компьютеры кодируют «биты» информации как единицы и нули, квантовые компьютеры преодолевают эту двоичную структуру, создавая «кубиты», которые могут быть сложными, непрерывными величинами. Хранение и манипулирование информацией в этой экзотической форме — и, в конечном итоге, достижение «квантового преимущества», когда квантовые компьютеры делают то, что обычные компьютеры не могут — требует сложного управления лежащими в основе материалами.

«За последние 20 лет произошел взрыв в развитии квантовых технологий, — сказала Натали де Леон, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники в Принстонском университете и ведущий автор статьи, — что привело к нынешним усилиям по демонстрации квантовых преимуществ для разнообразные задачи, от вычислений и моделирования до сетей и датчиков ».

До недавнего времени большая часть этой работы была направлена ​​на демонстрацию квантовых устройств и процессоров, подтверждающих принцип действия, сказал де Леон, но теперь эта область готова к решению реальных проблем.

«Так же, как классическое вычислительное оборудование стало огромной областью материаловедения и инженерии в прошлом веке, я думаю, что область квантовых технологий сейчас созрела для нового подхода, в котором материаловеды, химики, инженеры по устройствам и другие ученые и инженеры могут продуктивно принести свой опыт в решении этой проблемы «.

«Эта статья — призыв к ученым, изучающим материалы, заняться разработкой аппаратного обеспечения для квантовых вычислений», — сказала Ханхи Пайк, автор-корреспондент и научный сотрудник IBM Quantum.

«Прогресс в технологиях квантовых вычислений в последние годы ускоряется как в исследованиях, так и в промышленности», — сказал Пайк. «Чтобы продолжить движение вперед в следующем десятилетии, нам потребуются достижения в области материалов и технологий изготовления оборудования для квантовых вычислений — аналогично тому, как классические вычисления прогрессировали в масштабировании микропроцессоров. Прорыв не происходит в одночасье, и мы надеемся, что больше людей в Сообщество материалов приступит к работе над технологией квантовых вычислений. Наша статья была написана, чтобы дать сообществу материаловед всесторонний обзор того, где мы находимся в разработке материалов в квантовых вычислениях, с мнениями экспертов в этой области ».

В основе квантовых компьютеров лежат кубиты, которые работают вместе для получения результатов.