Kvanttitietokoneet töihin

28.08.2018

D-Wave-kvanttisimulointia-topologisista-QOQII-250.jpgKvanttitietokoneilla on jo ajettu ensimmäisiä niille tässä kehitysvaiheessa sopivia tehtäviä.

Kvanttimulaattoreilla on jo tutkittu elektronien ja fononien välistä vuorovaikutuksia ja kesällä Oak Ridge National Laboratoryn (ONRL) tutkijat simuloivat atomiydintä kvanttikonetta käyttäen.

Yksinkertainen mutta realistinen ydinfysiikan ongelma, kuten deuteronin sitovan energian laskeminen, voidaan toteuttaa kvanttilaskennan avulla nykyisissä kvanttilaitteissa. Deuteron on deuteriumin eli raskaan vedyn ydin. 

Toisaalla Itävaltalaisen Quantum Optics and Quantum Information in Innsbruckin (IQOQI) tutkijat simuloivat molekyylivedyn ja litiumhydridin energiasidoksia.

Näin saavutettiin maailman ensimmäisen monikubittinen demonstraatio kvanttikemian laskennasta, joka on tehty loukkuun jääneiden ionien järjestelmällä, joka on yksi johtavista rakenneideoista kilpailussa kehittää universaali kvanttitietokone.

IQOQI:n tiimi käytti vain neljää kubittia 20-kubittisessa laitteessa algoritmien ajoon, joilla simuloitiin molekyylisen vedyn ja litiumhydridin energiasidoksia. Nämä suhteellisen yksinkertaiset molekyylit ovat hyvin ymmärrettyjä ja voidaan simuloida klassisia tietokoneita käyttäen. Näin voidaan kvanttilaskennan tulokset tarkistaa.

Äskettäin omalla annealing-tyyppisellä 2048-kubittisella laitteistollaan D-Wave Systems on tehnyt peräti kaksi merkittävää kvanttisimulointia.

Heinäkuussa D-Wave kertoi kuinka yhtiön D-Wave 2000Q -kvanttitietokonetta käytettiin ennustamaan faasisiirtymiä tietyssä kvanttimekaanisessa järjestelmässä, jota kutsutaan poikittaiskenttä Ising-malliksi.

D-Wave -järjestelmä pystyy ohjelmoimaan yksittäiset vuorovaikutussuhteet spinien välillä, kun aikaisempi toiminta muiden kvanttilaitteiden kanssa rajoittui tutkimusjärjestelmiin, joissa näitä vuorovaikutuksia ei voitu ohjelmoida erikseen.

Elokuussa D-Wave Systems julkaisi virstanpylvään tutkimuksessa, joka osoitti topologisen faasisiirtymän käyttäen 2048 kubitin hehkutuskuvanttikonettaan.

Tämä materiaalien monimutkainen kvanttisimulointi on merkittävä askel kohti vähentää aikaa vievän ja kalliin fyysisen tutkimuksen ja kehityksen tarvetta.

Tutkimusjulkaisun otsikkona on "Topologisten ilmiöiden havainnointi ohjelmoitavalla 1800 kubitin hilalla". Se julkaistiin tiedelehti Naturessa.

Tekijöiden mukaan työ on merkittävä edistysaskel alalla ja osoittaa että täysin ohjelmoitavaa D-Wave-kvanttitietokonetta voidaan käyttää tarkan kvanttijärjestelmän simulaattorina laajassa mittakaavassa.

Tässä työssä käytettävillä menetelmillä voi olla laajoja vaikutuksia uusien materiaalien kehittämiseen, realisoiden Richard Feynmanin alkuperäisen vision kvantti-simulaattorista.

Yhtiön koneilla tehdyt kaksi tutkimustyötä osoittavat yhdessä D-Wave-kvanttikoneen joustavuutta ja monipuolisuutta materiaalien kvantti simuloinnissa muiden tehtävien lisäksi, kuten optimoinnin ja konekielisen oppimisen kehuu yhtiö saavutuksiaan.

Kiinteän aineen tutkimuksissa topologia on varsin nuori ala. Aiheesta myönnettiin fysiikan Nobel-palkinto vuonna 2016.

Tutkijoiden mukaan työ antaa toivoa, että tulevat kvanttisimulaattorit pystyvät tutkimaan monimutkaisempia ja huonosti ymmärrettyjä järjestelmiä niin, että kvantitatiivisten yksityiskohtien simulointituloksiin voidaan luottaa fyysisen järjestelmän mallina.

"Nature -lehdessä kuvattu työ on maamerkki kvanttilaskennan alalla: ensimmäistä kertaa teoreettisesti ennustettu aineen tila toteutettiin kvantti-simuloinnissa ennen kuin se osoitettiin todellisessa magneettisessa materiaalissa", toteaa tohtori Mohammad Amin, työn keskeinen tutkija D-Wave Systemsillä.

"Tämä on merkittävä askel kohti kvanttisimulaation tavoitteen saavuttamista. Sellainen mahdollistaa materiaalisten ominaisuuksien tutkimisen ennen niiden tekemistä laboratoriossa, prosessi, joka voi olla nykyään erittäin kallis ja aikaa vievä."

Aiheesta aiemmin:

Kvanttitietokoneita kaupan

01.07.2023Kvanttitekniikkaa matkapuhelinten salaukseen
22.06.2023Terahertseistä näkyväksi valoksi
21.06.2023Jäljittelee ihmisen näkö- ja muistikykyjä
20.06.2023Älymateriaali haastaa Newtonin liikelain
19.06.2023Säteenjakaja fononeille
17.06.2023Inteliltä kvanttiprosessori
16.06.2023Litteät fullereenifragmentit houkuttelevat elektroneja
15.06.2023Lupaavia rakenneosia kvanttisimulaattoreille
14.06.2023Uusi rakennuspalikka kvanttiteknologialle
13.06.2023Monitoiminen suprajohtava diodi
12.06.2023Tehostusta kvantti-internetille
09.06.2023Aurinkosähköä avaruudesta
08.06.2023Maailman ensimmäinen puutransistori
07.06.2023Vihdoinkin 2D-mikrosiruja
06.06.20233D-tulostuksella aivan uudenlaisia materiaaleja
05.06.2023Femtoskaalan mittauksia
03.06.2023Uusi katalyytti kestävälle vedylle
02.06.2023Skyrmioneja ohjaavia transistoreita
01.06.2023Uusia materiaaleja akuille ja lämpösähköisille
31.05.2023Fotonisiru ilman litografiaa
30.05.2023Kohti trionipohjaisia optisia laitteita
29.05.2023Uusia muistiratkaisuja spineillä ja pyörteillä
27.05.2023Nopeita mikrorobotteja ihmiskehoon
26.05.2023Sähköä ohuesta ilmasta 24/7
25.05.2023Kvanttista vai ei
24.05.2023Uusia näkemyksiä suprajohtavuuden tutkimuksiin
23.05.2023Elektroniaaltojen kuljettama lämpö
22.05.2023Erikoismuotoiltuja kvanttipisteitä
19.05.2023Nanolankaverkko oppii ja muistaa
18.05.2023Kolmiulotteista valon muokkausta
17.05.2023Muunnettavia nanomittakaavan elektronisia laitteita
16.05.2023Atomeja lävistäen ja heitellen
15.05.2023Välikerrokset tehostavat perovskiittikennoja
13.05.2023Fotosynteesi puhtaan energian tuotantoon
12.05.2023Grafeenipohjaisia kvanttipiirejä atomien tarkkuudella
11.05.2023Kohti topologista kvanttilaskentaa
10.05.2023Keinoihot ja tekoäly
09.05.2023Kvanttikomposiitteja sähköisille ja optisille innovaatioille
08.05.2023Salakuuntelu vaikeutuu tai sitten ei
06.05.2023Voiko ET havaita meidät?
05.05.2023Kesytetty valo tarjoaa uusia mahdollisuuksia
04.05.2023Lihonneita kvantikissoja
03.05.2023Van der Waals:lla 2D-materiaaleista 3D-kiteiksi
02.05.2023Topologinen suprajohtavuus ilman suprajohteita
01.05.2023Kaksiulotteisuudella tehostaen
29.04.2023Suprajohteisia moottoriteitä
28.04.2023MEMS, piifotoniikka ja nestekidepisarat
27.04.2023Kvanttivalolähde sirulle ja skaalautuvuutta kvanttipilveen
26.04.2023Grafeenin kvanttipisteet magneettikenttäantureina
25.04.2023Kaksi täysin lomittunutta kudittia
24.04.2023Kurkistetaan transistorin sisälle
22.04.2023Orgaanista ja fluorensoivaa aurinkoenergiaa
21.04.2023Ei-vastavuoroista ja aikakiteistä metapintaa
20.04.2023Yhdestä fotonista neljä varauksenkantajaa
19.04.2023Uutta ferrosähköisyyttä ja magneettieristeen ohjausta
18.04.2023Tehokas lasermainen mikroaaltolähde
17.04.2023Magneettinen kvanttimateriaali ja meminduktori
14.04.2023Uusia topologisia ilmiöitä
13.04.2023Transistori biokemiallisille diagnostiikkasignaaleille
12.04.2023Nanolankoja rakennellen
11.04.2023Kvanttimateriaalien veistelyä
10.04.2023Atomien ja eksitonien twist
09.04.2023Kvanttimittausmenetelmä kasvihuonekaasuille
07.04.2023Ajan suhteen heijastuvia aaltoja
06.04.2023Atomiohuita metallikerroksia uudelle teknologialle
05.04.2023Edistysaskeleita magnoniikalle ja spintroniikalle
04.04.2023Loogisen kubitin elinikää ja virhesuhdetta parantaen
03.04.2023Mikrosiru yhdistää kaksi Nobel-palkittua tekniikkaa
31.03.2023Hiilikuitupaperia akkuihin
30.03.2023Antiferromagneettisesta ferromagneettiseen topologiseen eristeeseen
29.03.2023Tiedemiehet avaavat oven "kvanttivalon" manipulointiin
29.03.2023Elektrodynamiikan visualisointi nestemäsellä heliumilla
27.03.2023Uusi keksintö: Happi-ioni-akku
25.03.2023Synteesikaasua ja akkuvarausta auringonvalosta
24.03.2023Kubitit pistävät uuden spinin magnetismiin
23.03.2023Valon ja materiaalin yhdistäminen optimoi näytön kirkkauden
22.03.2023Kaksiulotteista piikarbidia ja perovskiittioksinitridia
21.03.2023Valoemissio ilman teoriaa
20.03.2023Aurinkokennoa rullalta rullalle
18.03.2023Sähköisesti ohjattua passiivista säteilyjäähdytystä
17.03.2023Ferrosähköinen HEMT-transistori
16.03.2023Yhden fotonin emittereitä piille
15.03.2023Fononit, kvanttipiste ja grafeeni
14.03.2023Kestomagneettisuutta tuottaen
13.03.2023Aivoissa valmistuvat elektrodit
12.03.2023Hiilinanoputki kvanttibittien kodiksi
09.03.2023Ionit kuriin perovskiittisissa aurinkokennoissa
08.03.2023Käsialakuvion ennätysmäistä tunnistusta
07.03.2023Suprajohdekubitteja kolmessa ulottuvuudessa
06.03.2023Kevyempiä ja pehmeämpiä ja robotteja
04.03.2023Ihmisen aivosoluilla toimiva tietokone?
03.03.2023Metapinnoilla kohti 6G:tä
02.03.2023Pietsosähköakustiikalla kevyempää RF-tekniikkaa
01.03.2023Uudenlaisia ratkaisuja pienen koon tehokäyttöihin
01.03.2023Uudenlaisia ratkaisuja pienen koon tehokäyttöihin
01.03.2023Molekyylielektroniikan airueita
28.02.2023Antureita mikrobien nanolangoista
27.02.2023Neljän elektronin litium-ilma akku
24.02.2023Uusia eväitä kubiteille
23.02.2023Lämmönhallintaa karheille pinnoille

Näytä lisää »