Ginawang isang eksperimento sa groundbreaking ang pinakamalaking computer ng kabuuan ng IBM sa materyal na kabuuan

Ang mga siyentipiko sa Unibersidad ng Chicago ay nagprograma ng IBM quantum computer upang maging isang uri ng materyal na tinatawag na exciton condensate. Kredito: IBM

Ang isang eksperimento sa groundbreaking ay maaaring makatulong na bumuo ng mga materyal na walang kuryente.

Sa isang groundbreaking na pag-aaral na inilathala sa Eksaminasyong pisikal, grupo Unibersidad ng Chicago Inanunsyo ng mga siyentista na nagawa nilang gawing materyal na kabuuan ang pinakamalaking computer na kabuuan ng IBM.

Na-program nila ang computer sa isang paraan na umunlad ito sa isang uri ng materyal na kabuuan na tinatawag na exciton-condensate, at kung saan ay napatunayan lamang. Ang mga nasabing condensate ay tinukoy ng kanilang potensyal sa mga hinaharap na teknolohiya dahil maaari silang magsagawa ng enerhiya na may halos zero na pagkalugi.

“Ang dahilan kung bakit ito kapana-panabik ay maaari mong gamitin ang mga computer na kabuuan bilang mga nai-program na eksperimento,” sabi ng co-author na si David Mazioti, isang propesor ng kimika sa James Franco Institute at ng Chicago Quantum Exchange, isang dalubhasa sa istrakturang elektroniko ng molekular. “Maaari itong maglingkod bilang isang pagawaan para sa paglikha ng potensyal na kapaki-pakinabang na mga materyales sa kabuuan.”

Sa loob ng maraming taon, naobserbahan ni Mazioti ang mga siyentista sa buong mundo na nag-aaral ng isang uri ng estado sa pisika na tinatawag na exciton-condensation. Ang mga pisiko ay labis na interesado sa mga ganitong uri ng mga bagong pisikal na estado, sa bahagi dahil sa mga nakaraang pagtuklas na humubog sa pag-unlad ng mahalagang teknolohiya; halimbawa, isang ganoong estado, na tinatawag na isang superconductor, ang bumubuo sa batayan ng mga makina ng MRI.

Bagaman ang exciton condensates ay hinulaang kalahating siglo na ang nakalilipas, hanggang ngayon ay wala talagang makapipilit sa kanilang sarili na magtrabaho sa isang laboratoryo nang hindi gumagamit ng napakalakas na mga magnetic field. Ngunit iniintriga nila ang mga siyentista sapagkat maaari nilang ilipat ang enerhiya nang walang anumang pagkawala – na walang ibang materyal na alam natin na maaaring magawa. Kung mas naintindihan sila ng mga physicist, marahil ay huli nilang mabubuo ang batayan ng hindi kapani-paniwala na mga materyal na mahusay sa enerhiya.

“Maaari itong maglingkod bilang isang pagawaan para sa paglikha ng potensyal na kapaki-pakinabang na mga materyales sa kabuuan.”

Prof. David Mazioti

Upang makagawa ng isang exciton-condensate, ang mga siyentista ay kumukuha ng isang materyal na binubuo ng isang sala-sala ng mga maliit na butil, na pinapalamig ito sa isang temperatura sa ibaba -270 degree. Fahrenheitat suyuin ito, na bumubuo ng mga pares ng mga particle na tinatawag na excitons. Pagkatapos ay lituhin nila ang mga pares – isang hindi pangkaraniwang kababalaghan kapag ang kapalaran ng mga maliit na butil ay magkakaugnay. Ngunit kumplikado ang lahat na ang mga siyentipiko ay nakalikha ng exciton condensates nang ilang beses lamang.

“Ang exciton condensate ay isa sa mga pinaka-quantum-mechanical na estado na maaari mong ihanda,” sabi ni Mazioti. Nangangahulugan ito na ito ay napaka, napakalayo mula sa klasikong pang-araw-araw na mga pag-aari ng pisika, kung saan sanay ang mga siyentipiko na magpumiglas.

Ipasok ang kwantum computer. Ginagawa ng IBM na magagamit ang mga computer na kabuuan nito sa mga tao sa buong mundo upang subukan ang kanilang mga algorithm; sumang-ayon ang kumpanya na “hiramin” ang pinakamalaki, na tinatawag na Rochester, Uchika para sa eksperimento.

Ang mga nagtapos na mag-aaral na sina Lee Ann Sager at Scott Smart ay nagsulat ng isang hanay ng mga algorithm na tinatrato ang bawat kabuuan ng Rochester bilang isang exciton. Gumagana ang computer na kwantum sa pamamagitan ng pagkalito ng mga piraso nito, kaya’t sa sandaling ang computer ay aktibo, ang lahat ay naging isang exciton condensate.

“Ito ay isang talagang cool na resulta, sa bahagi dahil nalaman namin na dahil sa ingay ng kasalukuyang mga computer na kabuuan, ang condensate ay hindi isang malaking condensate, ngunit isang koleksyon ng mga mas maliit na condensate,” sabi ni Sager. “Sa palagay ko wala sa atin ang maaaring hinulaan iyon.”

Sinabi ni Mazioti na ang pag-aaral ay ipinapakita na ang mga computer na kabuuan ay maaaring maging isang kapaki-pakinabang na platform para sa pag-aaral ng mga exotonic condensates sa kanilang sarili.

“Ang pagkakaroon ng kakayahang programa ng isang kwantum kompyuter upang makaapekto sa excitatory condensate ay maaaring maging napaka-kapaki-pakinabang sa pag-uudyok at napagtanto ang potensyal ng exciton condensates tulad ng mga materyales na mahusay sa enerhiya,” aniya.

Bilang karagdagan, simpleng ang kakayahang programa ng tulad ng isang kumplikadong estado ng mekanikal na kabuuan sa isang computer ay nangangahulugang mahalagang pag-unlad na pang-agham.

Sapagkat ang mga computer na kabuuan ay napaka bago, matututo pa rin ang mga mananaliksik tungkol sa kung ano ang maaari nating gawin sa kanila. Ngunit ang isang bagay na alam natin sa mahabang panahon ay ang ilang mga likas na phenomena na halos imposibleng gayahin sa isang klasikong computer.

“Sa isang klasikal na computer kailangan mong i-program ang elementong ito ng pagiging random, na napakahalaga sa mga mekanika ng kabuuan; ngunit ang kabuuan ng computer ay may pagkakataong ito sa kakanyahan nito, “sabi ni Sager.” Maraming mga system ang gumagana sa papel, ngunit sa pagsasagawa ay hindi ito ipinakita na gumagana ang mga ito. Kaya’t maipakita na talagang kaya natin ito – tayo ay ay maaaring matagumpay na programa ng lubos na naiugnay na mga estado sa isang computer na kabuuan – natatangi ito at kapanapanabik. “

Sanggunian: “Paghahanda ng exciton photon condensate sa isang 53-qubit quantum computer” LiAn M. Sager, Scott E. Smart at David A. Mazzioti, Nobyembre 9, 2020, Eksaminasyong pisikal.
DOI: 10.1103 / PhysRevResearch.2.043205

Pagpopondo: Kagawaran ng Enerhiya ng Estados Unidos, Opisina ng Pangunahing Agham ng Enerhiya, National Science Foundation, U.S. Army Research Bureau.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang lumalaking problema ng “malalim na heograpiya”

Ang maaaring mukhang isang imahe ng Tacoma ay talagang isang simulate na nilikha sa pamamagitan ng paglilipat ng mga biswal na imahe ng Beijing...

Bagong Milky Way Exterior Destroyers Bagong Sky Map ay Inilabas – Madilim na Mahalagang Mga Konsepto ay Maaaring Magbigay ng Bagong Eksperimento

Ang mga astronomo ay naglabas ng isang bagong celestial map ng Milky Way galaxy na pinakamalapit sa aming kalawakan. Kredito: NASA / JPL-Caltech...

Susunod na Generation Stable Pop-Up na Istraktura na inspirasyon ni Origami

Ni Harvard John A. Paulson School of Engineering at Applied Science Abril 22, 2021 Ang hindi masusunog na kanlungan na ito ay hindi natatakpan ng makapal...

Pinalitan ng DNA ang Y Chromosome na Nag-aambag ng Maikling Buhay na Buhay sa Mga Lipad ng Lalaki

Pagpapayaman ng Heterochromatin sa lahat ng mga chromosome. Immunofluorescence stain ng H3K9me3 sa male mitotic chromosome. Bar scale ay 50μm. Kredito:...

Pinapayagan ng mga polimer na kumakain ng polimer ang “biodegradable” na mga plastik na tunay na masusunog

Ang ginagamot na plastik (kaliwa) ay naghiwalay pagkatapos ng tatlong araw lamang sa karaniwang pag-aabono (kanan) at ganap na makalipas ang dalawang linggo. ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.