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量子コンピューターが最終的に役立つようになりました

量子コンピューターの3DイラストAdventTr/Getty Images 量子コンピューターを取り巻くすべての誇大宣伝について、テクノロジーは問題を求めて解決策のように見えることがあります。科学的に印象的ですが、現実の世界ではまだ明らかに役立ちません。しかし、アプリケーションの狩りは現在、結果をもたらし始めています。特に、新しいエレクトロニクスとさらに強力なコンピューティングシステムの開発を過度に充電できるエキゾチックな量子材料の追求が得られ始めています。 新しい段階の発見と調査、つまり、水の氷または液相のよりエキゾチックな相当物質 - は、凝縮物質の物理学のパンとバターです。この分野は、従来のコンピューターを機能させる半導体を理解するのに役立ち、最終的には実用的な超伝導体を提供する可能性があります。 しかし、理論が存在するはずだと予測するより複雑な段階のいくつかを研究するために、従来の実験を使用することはますます困難になっています。たとえば、キタエフハニカムモデルとして知られる理論的枠組みは、異常なタイプの磁性を示す材料の存在を予測します。実際、ハーバード大学のサイモン・エヴェレッドは、「実際にこれを実際に設計するための数十年にわたる探求」がありました。 彼と彼の同僚は、非常に冷たい原子から作られた104のキュービットを持つ量子コンピューターを使用してこれをシミュレートしました。そして、彼らだけがそうする研究者ではありません。ドイツのミュンヘン工科大学のフランク・ポールマンと彼の同僚は、GoogleのSycamore and Willow Quantum Computersを使用しました。これは、それぞれ72と105の超伝導Qubitsを収容し、Kitaev Honeycombモデルのバージョンに由来する事前に見られない状態をシミュレートしました。両チームは研究を公開しています。 「これらの2つの論文は、量子コンピューターを使用して、これまでのところ理論的には予測されていたが実験では実現されていない物質の新しい段階を探求します」と、どちらの研究にも関与していなかったドイツのエルランゲンヌーベルク大学のPetr Zapletal氏は述べています。 「エキサイティングなのは、量子コンピューター上の量子および凝縮された物質システムのシミュレーションがより高度になっていることです」。 両方の研究チームは、シミュレーションにおけるAnyonの存在を確認しました。これは、それ自体が量子コンピューターの進行とその最終的な有用性の両方を示しています。なぜなら、anyonsはQubitsとは根本的に異なるため、エミュレートするのが難しいエキゾチックな粒子であるためです。 他のすべての既存の粒子は、フェルミオンと骨の2つのカテゴリに分類されます。化学者や材料の科学者にとって最も興味深いものは通常、フェルミオンですが、Qubitsはボソンである傾向があります。スピンや大規模なグループでの振る舞いなど、2つの違いは、ボソンから始めるとフェーミオンをシミュレートするのが難しくなりますが、コールドアトム量子コンピューター実験では、キタエフモデルを使用してギャップを埋めました。この実験に取り組んだハーバード大学のMarcin Kalinowskiは、Kitaevモデルを新しい物理学の「キャンバス」として使用したと言います。このモデルから始めて、彼と彼の同僚は、Qubits間の相互作用を調整することにより、シミュレーションを鳴らしてシミュレーションを鳴らすことができます。カリノフスキーによると、これらの新しい粒子の一部を使用してより新しい材料をシミュレートすることが可能かもしれません。 Googleのコンピューターを使用した実験には、もう1つの重要な要素が含まれていました。シミュレートされた材料を平衡から取り除くことに焦点を当てています。物質の非平衡段階は、材料がレーザー光に繰り返し打撃を受ける実験など、ラボにカウンターパートがあるにもかかわらず、ほとんど未開拓です、とPollmannは言います。このようにして、彼のチームによる作業は、研究室の凝縮された物質物理学者が材料を寒い温度または高磁場にさらしてから、その位相がどのように変化したかを診断する方法を反映しています。このような診断は、材料をどのような状況で使用できるかを最終的に明らかにすることができるため、このような診断が不可欠です。 明確にするために、これらの実験はすぐに何か有用なものにつながることはありません。実際、Real Worldアプリケーションに到達するために、研究者は、より大きくて少ないエラーが発生しやすい量子コンピューターで分析を繰り返す必要があります。しかし、2つの実験は、量子コンピューターが物理学を探求し、研究者が何十年も使用してきた他の実験ツールと同様の方法で発見をもたらすことができるニッチを切り開きます。 その材料科学は、Quantum Computersが彼らの価値がショックではないことを証明する最初の場所かもしれません。リチャード・ファインマンなどの量子コンピューティングの前駆細胞が、1980年代にこの技術について、誰もが何十ものことは言うまでもなく、単一のキットを作る方法を知っていたかどうかをどのように語ったかと一致しています。また、量子コンピューティングが頻繁に提示される方法とは著しく異なります。ここでは、実際のアプリケーションとは関係のないタスクでクラシックコンピューターを上回る量子コンピューターを紹介する実験に重点が置かれています。 「個々のデバイスのパフォーマンスの観点からではなく、科学へのアプローチとしての量子コンピューティングを開発するという点は、これらの種類の実験では議論の余地がありません」とKalinowski氏は言います。 トピック： #量子コンピューターが最終的に役立つようになりました